JP2005174594A - Color display using electroluminescent element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、適宜「有機EL素子」と表記する。)や無機エレクトロルミネッセンス素子(以下、適宜「無機EL素子」と表記する。)などの電界発光素子を用いたカラーディスプレイであって、より詳しくは2次元フォトニック結晶技術を用いたカラーディスプレイに関する。 In the present invention, a color using an electroluminescent element such as an organic electroluminescent element (hereinafter appropriately referred to as “organic EL element”) or an inorganic electroluminescent element (hereinafter appropriately referred to as “inorganic EL element”). More particularly, the present invention relates to a color display using a two-dimensional photonic crystal technique.
従来、電界発光素子を用いたカラーディスプレイが注目され、種々の従来技術が提案されている。例えば、
(a)各画素を構成するサブピクセルごとに、赤色(R)に発光する有機EL素子、青色(B)に発光する有機EL素子、緑色(G)に発光する有機EL素子と作り分ける(蒸着仕分ける、塗り分ける)、マスク蒸着方法やインクジェット塗り分け法を用いたRGB独立形成方法や、
(b)カラーフィルタ等を用いて、RGBの各サブピクセルにおいて、白色に発光する有機EL素子等を用い、出射の必要がない光を減光する、例えばRのサブピクセルではGの波長帯域の光とBの波長帯域の光をカットする、カラーフィルタ法や、
(c)青色や紫外光等のエネルギーの高い光を、黄色や赤色等のエネルギーの低い色に変換してRGBを表現する蛍光変換法等のエネルギー変換法、
などが提案されている(例えば、非特許文献1を参照。)。
(A) For each sub-pixel constituting each pixel, an organic EL element that emits red (R), an organic EL element that emits blue (B), and an organic EL element that emits green (G) are separately formed (evaporation). Sort, paint separately), RGB independent formation method using mask vapor deposition method and inkjet paint separation method,
(B) Using an organic EL element that emits white light in each of RGB sub-pixels using a color filter or the like, and dimming light that does not need to be emitted. For example, the R sub-pixel has a G wavelength band . Color filter method to cut light and light in the B wavelength band ,
(C) An energy conversion method such as a fluorescence conversion method for expressing RGB by converting high energy light such as blue or ultraviolet light into a low energy color such as yellow or red,
(For example, refer nonpatent literature 1).
本願発明者は、従来提案されている電界発光素子を用いたカラーディスプレイ方式とは異なる、電界発光素子を用いた新規なカラーディスプレイ方式を提案する。 The inventor of the present application proposes a new color display system using electroluminescent elements, which is different from the conventionally proposed color display system using electroluminescent elements.
本願発明者が提案する電界発光素子を用いたカラーディスプレイは以下の通りである。
第一のカラーディスプレイは、複数のサブピクセルにより一画素を構成し、画素が複数配置されて構成される。そして、各サブピクセルは、(a)サブピクセルが出射する波長の光を少なくとも発する電界発光素子と、(b)電界発光素子よりも光取出側に設けられた、サブピクセルが出射する波長用の2次元フォトニック結晶層と、が設けられている。
The color display using the electroluminescent element proposed by the present inventor is as follows.
The first color display is composed of a plurality of sub-pixels, each pixel being arranged. Each subpixel includes (a) an electroluminescence element that emits at least light having a wavelength emitted from the subpixel, and (b) a wavelength-providing element provided on the light extraction side of the electroluminescence element. And a two-dimensional photonic crystal layer.
第二のカラーディスプレイは、複数のサブピクセルにより一画素を構成し、画素が複数配置されて構成される。そして、各サブピクセルは、(c)電界発光素子と、(d)電界発光素子よりも光取出側に設けられた、サブピクセルが出射する波長用の2次元フォトニック結晶層が設けられている。さらに、(e)各サブピクセルの電界発光素子は、それぞれ、すべてのサブピクセルが出射する波長の光を発する素子とされる。 The second color display is configured by forming one pixel by a plurality of sub-pixels and arranging a plurality of pixels. Each subpixel is provided with (c) an electroluminescent element and (d) a two-dimensional photonic crystal layer for a wavelength emitted from the subpixel, which is provided on the light extraction side of the electroluminescent element. . Further, (e) the electroluminescent elements of each subpixel are elements that emit light having a wavelength emitted from all the subpixels.
上記第一〜第二のカラーディスプレイは、各サブピクセルにおける電界発光素子はそれぞれ概略同一層構成であってもよい。
さらに、電界発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子であってもよい。
In the first to second color displays, the electroluminescent elements in each subpixel may have substantially the same layer configuration.
Further, the electroluminescent element may be an organic electroluminescent element.
なお、本明細書において「透明」とは、有機層で発せられた光の少なくとも一つの波長の光、若しくはこの波長を含めた一定の領域内にある波長の光に対する透過性を有することを意味し、特に断り書きのない限り、好ましくは50%以上の透過率、望ましくは70%以上の透過率を有する。「光を透過する」という語についても「透明」と同等の意味合いで適宜用いる。 In the present specification, “transparent” means that the light emitted from the organic layer has transparency to light having at least one wavelength, or light having a wavelength within a certain region including this wavelength. Unless otherwise specified, it preferably has a transmittance of 50% or more, desirably 70% or more. The term “transmitting light” is also used appropriately in the same meaning as “transparent”.
また、本明細書において「2次元フォトニック結晶層」とは、前記した2次元のフォトニック結晶構造を備えた層のことを意味し、層状の透明部材(第一の誘電体)中に、その面とは垂直な方向、すなわち厚さ方向に、上記部材とは屈折率の異なる部位(第二の誘電体)が周期的に多数導入された部材である。 In the present specification, the “two-dimensional photonic crystal layer” means a layer having the above-described two-dimensional photonic crystal structure, and in the layered transparent member (first dielectric), A member in which a large number of portions (second dielectrics) having a refractive index different from that of the member are periodically introduced in a direction perpendicular to the surface, that is, in a thickness direction.
概略同一の層構成とは、各電界発光素子の層構成がほぼ同じであることをいい、例えば、各素子が同数の層で構成され、各層は、陽極側から順に概略同一の機能を備えている構成。より具体的には、正孔輸送機能や発光機能などの機能が同一の場合である。なお、この場合、「層」という概念を「領域」という概念に置き換えることもできる。例えば、一の素子において正孔注入輸送層(正孔注入輸送領域)が設けられている位置に、他の素子においては、正孔注入層及び正孔輸送層が順に積層されている場合も、「概略同一の層構成」ということができる。
また、各素子における対応する層は、それぞれ概略同一の機能を有していればよく、膜厚や構成する材料、成膜方法等が同一であっても異なっていてもよい。
対応する層に含有される材料が概略同一であってもよい。概略同一の材料とは、具体的には、同一の誘導体に属する材料や、類似の立体構造を有する材料など、一般に類似といわれる材料のことである。
The substantially identical layer structure means that the layer structure of each electroluminescent element is substantially the same. For example, each element is composed of the same number of layers, and each layer has substantially the same function in order from the anode side. Configuration. More specifically, this is the case where functions such as a hole transport function and a light emitting function are the same. In this case, the concept of “layer” can be replaced with the concept of “region”. For example, at the position where the hole injection transport layer (hole injection transport region) is provided in one element, in the other element, when the hole injection layer and the hole transport layer are sequentially laminated, It can be said that “substantially the same layer structure”.
In addition, the corresponding layers in each element need only have substantially the same function, and the film thickness, the constituent material, the film forming method, and the like may be the same or different.
The materials contained in the corresponding layers may be approximately the same. Specifically, the substantially same material is a material generally referred to as being similar, such as a material belonging to the same derivative or a material having a similar three-dimensional structure.
上記した通り、本発明によれば、新規な構成の、電界発光素子を用いたカラーディスプレイを提供できる。 As described above, according to the present invention, a color display using an electroluminescent element having a novel configuration can be provided.
以下、本発明の実施の形態に係る電界発光素子を用いたカラーディスプレイについて、有機EL素子を用いたカラーディスプレイを用いて説明するが、電子発光素子を無機EL素子等の他の素子に変更することは当然に可能である。
なお、以下の説明では、ボトムエミッション構造の有機EL素子を用いて説明するが、トップエミッション構造としたり、他の公知の光取出構成に変形したりすることは当然に可能である。
Hereinafter, a color display using an electroluminescent element according to an embodiment of the present invention will be described using a color display using an organic EL element, but the electroluminescent element is changed to another element such as an inorganic EL element. Of course it is possible.
In the following description, an organic EL element having a bottom emission structure will be described, but it is naturally possible to adopt a top emission structure or to change to another known light extraction structure.
各図において、それぞれ同等・類似の構成要素については、同一の符号を付した。また、各図は、有機ELデバイス等の構造を説明するための図(模式図、要部拡大図等)であり、一又は複数の構成要素については、実際の有機ELデバイス等とは極端に異なる寸法で示している。
まず、本実施の形態に係る第一のカラーディスプレイについて、図1〜図4を参照しながら説明する。
In each drawing, the same reference numerals are assigned to the same or similar components. Each figure is a diagram (schematic diagram, enlarged view of main part, etc.) for explaining the structure of an organic EL device or the like, and one or more components are extremely different from an actual organic EL device or the like. Shown in different dimensions.
First, a first color display according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
《第一のカラーディスプレイ》
複数のサブピクセルにより一画素を構成し、画素が複数配置されて構成される。そして、各サブピクセルは、(a)サブピクセルが出射する波長の光を少なくとも発する有機EL素子と、(b)有機EL素子よりも光取出側に設けられた、サブピクセルが出射する波長用の2次元フォトニック結晶層と、が設けられている。
《First color display》
One pixel is constituted by a plurality of sub-pixels, and a plurality of pixels are arranged. Each subpixel includes (a) an organic EL element that emits at least light having a wavelength emitted from the subpixel, and (b) a wavelength-provided wavelength that is provided on the light extraction side of the organic EL element. And a two-dimensional photonic crystal layer.
図1に示すように、第一のカラーディスプレイの一画素はRGBのサブピクセルで構成されている。RGBの各サブピクセルは、赤色を発する有機EL素子1R、緑色を発する有機EL素子1G及び青色を発する有機EL素子1Bを備え、それぞれ少なくとも赤色、緑色及び青色の波長帯域の光を発する。各有機EL素子1R、1G、1Bは、それぞれ同一透明基板3の一方の面(光入射面31)上に形成されている。
As shown in FIG. 1, one pixel of the first color display is composed of RGB sub-pixels. Each RGB subpixel includes an
透明基板3の他方の面(光出射面32)上には、各有機EL素子1R、1G、1Bに対応する位置に、各サブピクセルが外部へ出射する色に対応した色を透過する2次元フォトニック結晶層2がそれぞれ設けられている。すなわち、有機EL素子1Rを備えた赤色を発するサブピクセルには、赤色の波長の光を透過する2次元フォトニック結晶層2Rが設けられている。有機EL素子1Gを備えた緑色を発するサブピクセルには、緑色の波長の光を透過する2次元フォトニック結晶層2Gが設けられている。有機EL素子1Bを備えた青色を発するサブピクセルには、青色の波長の光を透過する2次元フォトニック結晶層2Bが設けられている。
On the other surface (light emitting surface 32) of the transparent substrate 3, two-dimensionally transmits a color corresponding to a color emitted from each subpixel to the outside at a position corresponding to each
第一のディスプレイは、以上のように、各サブピクセルに、有機EL素子1よりも光取出側に設けられた、サブピクセルが出射する波長(若しくは波長帯域)用の2次元フォトニック結晶層2が設けられているため、各サブピクセルから発せられる波長(若しくは波長帯域)の強度が、隣接する波長(若しくは波長帯域)の強度と比べて極めて強い、いわゆるシャープな光を出射する。
As described above, in the first display, the two-dimensional
また、図1において2次元フォトニック結晶層が設けられていないディスプレイと比べて正面輝度が高くなる。別言すれば、有機EL素子1が発する光の量が少なくても、ディスプレイとして十分な輝度を得ることが可能になる。
Further, in FIG. 1, the front luminance is higher than that of a display in which the two-dimensional photonic crystal layer is not provided. In other words, even when the amount of light emitted from the
これらの作用によって、例えば次のような効果を得ることも可能になる。
・ディスプレイとして十分な量の光を発することのできない有機EL素子1であっても採用することが可能になる。
各サブピクセルには、各サブピクセルが出射する波長用の2次元フォトニック結晶層2が設けられているため、有機EL素子1から出射される光の量が少なくても、2次元フォトニック結晶層2によって強められるからである。
By these actions, for example, the following effects can be obtained.
The
Since each subpixel is provided with the two-dimensional
・消費電力を少なくすることが可能になる。
2次元フォトニック結晶層2が設けられているため、有機EL素子1から出射される光の量を少なくしても、ディスプレイとして十分な輝度を得ることが可能になるため、図1において2次元フォトニック結晶層2が設けられていないディスプレイと同等の光の量を得るのに、有機EL素子1に流す電流量が少なくてすむからである。なお、このことは、EL素子1は、「素子に流れる電流量が多くなればなるほど、出射される光の量が多くなる」という一般的な法則に基づく効果である(例えば、非特許文献2を参照。)。
・ Power consumption can be reduced.
Since the two-dimensional
なお、図1には、有機EL素子1と2次元フォトニック結晶層2との間に透明基板3を挟んだ構成を用いたが、前記した通り、2次元フォトニック結晶層2は有機EL素子1よりも光取出側に存在していればよい。したがって、2次元フォトニック結晶層2は、有機EL素子1の光取出側の面上に隣接して設けられていてもよい。つまり、図1において、透明基板3と有機EL素子1との間に設けられていてもよい。また、図1において2次元フォトニック結晶層2と透明基板(若しくは単なる基板)3との間に有機EL素子1を設けた、トップエミッション構造としてもよい。
以下、2次元フォトニック結晶層2、有機EL素子1及び基板3の構成や製造方法について詳細に説明し、次いで、ディスプレイとして駆動させる方法について説明する。
In FIG. 1, the configuration in which the transparent substrate 3 is sandwiched between the
Hereinafter, the configuration and manufacturing method of the two-dimensional
〈2次元フォトニック結晶層2〉
フォトニック結晶(photonic crystal)とは、光や電磁波の波長程度の長さの周期構造を持った光を自由自在に制御することができる物質・素子デバイスである。具体的には、フォトニック結晶は、光の波長程度の長さの周期構造を有しており、その中ではある波長範囲の光の存在がゆるされないフォトニックバンドギャップ(photonic band-gap)が現れる。このフォトニックパンドギャップの起源は、固体結晶中での電子に対するバンドギャップ、禁止帯、すなわち、特定のエネルギー範囲の電子の存在が許されないバンドギャップの起源と同じように説明することができる。
<Two-dimensional
A photonic crystal is a substance / element device that can freely control light having a periodic structure with a length of about the wavelength of light or electromagnetic waves. Specifically, a photonic crystal has a periodic structure with a length of about the wavelength of light, in which there is a photonic band-gap that does not relax the presence of light in a certain wavelength range. appear. The origin of this photonic pandagap can be explained in the same way as the origin of the bandgap, forbidden band for electrons in a solid crystal, ie, the bandgap where the presence of electrons in a specific energy range is not allowed.
固体結晶で原子がある周期で規則正しく配列しているときに電子に対するバンドギャップが現れるのは、電子を波と見た場合の波長がちょうど原子間隔程度の大きさであるため、電子が結晶内の周期ポテンシャルによりブラッグ反射を受け、エネルギーの存在しない状態が形成される。
それと同じにように、光の波長と同程度の長さの周期的な屈折率(誘電率)分布を持つ構造中を伝番する場合、ある波長帯域の光の伝搬が禁じられるフォトニックバンドギャップが形成される。この周期構造は、1次元、2次元、3次元いずれの場合でもよい。
When atoms are regularly arranged in a certain period in a solid crystal, the band gap for electrons appears because the wavelength when the electrons are viewed as waves is just as large as the atomic spacing. Bragg reflection is received by the periodic potential, and a state without energy is formed.
In the same way, when transmitting through a structure with a periodic refractive index (dielectric constant) distribution of the same length as the wavelength of light, the photonic band gap is prohibited from propagating light in a certain wavelength band. Is formed. This periodic structure may be one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional.
また、完全な周期構造をとっているフォトニック結晶に欠陥が導入された場合、バンド端がフォトニックバンドギャップ中に裾をひき、バンド内に欠陥準位(局在準位)が出現する。この欠陥準位を利用することで、発光物質の発光特性を増強させることも可能となる。また、バンド端では光の群速度が極めて小さくなり、その結果、素子全体としての発光特性を増強させることも可能となる(例えば、非特許文献3〜5を参照。)。
以下に、図2における2次元フォトニック結晶層2の構成について具体的に説明する。
In addition, when a defect is introduced into a photonic crystal having a complete periodic structure, the band edge has a tail in the photonic band gap, and a defect level (localized level) appears in the band. By using this defect level, it is possible to enhance the light emission characteristics of the light emitting substance. Further, the group velocity of light becomes extremely small at the band edge, and as a result, it is possible to enhance the light emission characteristics of the entire device (see, for example, Non-Patent Documents 3 to 5).
Hereinafter, the configuration of the two-dimensional
図2(a)に示すように、2次元フォトニック結晶層2は、有機EL素子1から発せられた光の波長に対して透明な層状(板状)の材料(第一の誘電体)21中に、厚さ方向、すなわち当該層の法線方向が長手方向とされた、上記光に対して透明で、上記材料とは屈折率(誘電率)が異なる部位(第二の誘電体)22が周期的に配列している層である。なお、図2(a)においては、説明のため、第一の誘電体21中の第二の誘電体22も実線で図示した。
As shown in FIG. 2A, the two-dimensional
2次元フォトニック結晶層2は、有機EL素子1で発せられた光における一つの波長、若しくは当該波長を中心とする所定範囲内の波長に対して、前記したように強度を強めたりシャープにしたりする構造をとればよい。すなわち、第一の誘電体21並びに第二の誘電体22の屈折率、及び第二の誘電体の配置方法(周期性)については、公知のフォトニック結晶技術を利用して算出し、これに応じて作製すればよい。作製方法としては、公知のフォトニック結晶作製方法が採用でき、例えばフォトリソを用いて作製したり、電子線描画によって作製したりすることができる。
As described above, the two-dimensional
第二の誘電体の周期構造としては、図2(b)に示すような正方配列や(c)に示すような三角格子配列などが挙げられる。 Examples of the periodic structure of the second dielectric include a square arrangement as shown in FIG. 2B and a triangular lattice arrangement as shown in FIG.
第一の誘電体21及び第二の誘電体22を構成する材料としては、互いに異なる屈折率であればよく、例えば任意のガラス材料、半導体材料、酸化物材料、有機材料などが適用可能である。
また、気体や真空などを一つの材料とみなすこともできる。すなわち、第一の誘電体21に孔を空け、この孔に空気や窒素等のガスを封入したり、真空にしたりして2次元フォトニック結晶層2を作製してもよい。なお、このような構造を採用する場合には、この孔に封入する気体は、有機層3等を劣化させない、若しくは劣化させにくい気体であることが好ましく、例えば窒素や希ガスなどを封入することが好ましい。
次に、図3を参照しながら有機EL素子1について説明する。
The material constituting the
In addition, gas or vacuum can be regarded as one material. That is, the two-dimensional
Next, the
〈有機EL素子1〉
図3に示すように、有機EL素子1は、透明電極10と背面電極12との間に有機発光材料を含有する有機層12が設けられ、両電極に電圧が印加されることで発光する層であり、公知の有機EL素子における公知の層構成及び公知の材料の層にすればよく、公知の製造方法によって製造できる。なお、発光波長は、前記した理由により、少なくとも、各サブピクセル用の2次元フォトニック結晶層2が透過する波長の光に設計される。また、透明電極10は、有機層11よりも光取出側に設けられる。
<
As shown in FIG. 3, the
(有機層11)
有機層11は、例えば以下のような層構成とすることもできる。
・(陽極)/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/(陰極)
・(陽極)/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入輸送層/(陰極)
・(陽極)/正孔注入輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/(陰極)
・(陽極)/正孔注入輸送層/発光層/電子注入輸送層/(陰極)
・(陽極)/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/(陰極)
・(陽極)/正孔輸送層/発光層/電子注入輸送層/(陰極)
・(陽極)/発光層/電子輸送層/電子注入層/(陰極)
・(陽極)/発光層/電子注入輸送層/(陰極)
・(陽極)/発光層/(陰極)
(Organic layer 11)
For example, the
・ (Anode) / Hole injection layer / Hole transport layer / Light emitting layer / Electron transport layer / Electron injection layer / (Cathode)
・ (Anode) / Hole injection layer / Hole transport layer / Light emitting layer / Electron injection transport layer / (Cathode)
・ (Anode) / Hole injection / transport layer / Light emitting layer / Electron transport layer / Electron injection layer / (Cathode)
・ (Anode) / Hole injection / transport layer / Light emitting layer / Electron injection / transport layer / (Cathode)
・ (Anode) / Hole transport layer / Light emitting layer / Electron transport layer / Electron injection layer / (Cathode)
・ (Anode) / Hole transport layer / Light emitting layer / Electron injection transport layer / (Cathode)
・ (Anode) / Light emitting layer / Electron transport layer / Electron injection layer / (Cathode)
・ (Anode) / Light emitting layer / Electron injection / transport layer / (Cathode)
・ (Anode) / Light emitting layer / (Cathode)
つまり、有機層11に求められる下記機能を、単層で実現しても良く、複数の層によって実現しても良い。
・電子注入機能
電極(陰極)から電子を注入される機能。電子注入性。
・ホール注入機能
電極(陽極)からホール(正孔)を注入される機能。ホール注入性。
・キャリア輸送機能
電子及びホールの少なくとも一方を輸送する機能。キャリア輸送性。
電子を輸送する機能は電子輸送機能(電子輸送性)と言い、ホールを輸送する機能はホール輸送機能(ホール輸送性)と言う。
・発光機能
注入・輸送された電子及びキャリアを再結合させて励起子を発生させ(励起状態となり)、基底状態に戻る際に光を発する機能。
That is, the following functions required for the
-Electron injection function Function to inject electrons from the electrode (cathode). Electron injection.
・ Hole injection function Function to inject holes from the electrode (anode). Hole injection property.
・ Carrier transport function Function to transport at least one of electrons and holes. Carrier transportability.
The function of transporting electrons is called an electron transport function (electron transportability), and the function of transporting holes is called a hole transport function (hole transportability).
-Luminescence function A function that emits light when returning to the ground state by recombining injected and transported electrons and carriers to generate excitons (in an excited state).
当然、公知の有機層を構成する他の層を設けることもできる。
以下に、有機層を、正孔注入輸送層、発光層及び電子注入輸送層で構成する例について記載し、あわせて、他の構成を採用する場合についても説明する。
Of course, other layers constituting a known organic layer may be provided.
In the following, an example in which the organic layer is composed of a hole injecting and transporting layer, a light emitting layer, and an electron injecting and transporting layer will be described, and the case where other structures are employed will be described.
なお、各サブピクセルにおける有機層11(さらには有機EL素子1)は、発光に寄与する層である発光層に含有する層以外の構成は、それぞれ同一に構成することが好ましい。このように構成すれば、発光層以外は各層(さらには電極をも)、各サブピクセル同時に作製することが可能になるからである。 In addition, it is preferable that the organic layer 11 (and also the organic EL element 1) in each subpixel has the same configuration except for the layer contained in the light emitting layer that is a layer contributing to light emission. This is because it is possible to manufacture each layer (and also the electrode) other than the light emitting layer and each subpixel at the same time.
[正孔注入輸送層]
正孔注入輸送層は、陽極と発光層との間に設けられる層であり、陽極から正孔が注入され、注入された正孔を発光層へ輸送する層である。一般に、正孔注入輸送層のイオン化ポテンシャルは、陽極の仕事関数と発光層のイオン化ポテンシャルの間になるように設定され、通常は5.0eV〜5.5eVに設定される。
図1に示す有機EL素子は、正孔注入輸送層を備えることにより次のような性質を有する。
・駆動電圧が低い。
・陽極から発光層への正孔注入が安定化するので素子が長寿命化する。
・陰極10と発光層との密着性が上がるため、発光面の均一性が高くなる。
・陽極の突起などを被覆し素子欠陥を減少できる。
[Hole injection transport layer]
The hole injection / transport layer is a layer provided between the anode and the light emitting layer, and is a layer in which holes are injected from the anode and the injected holes are transported to the light emitting layer. Generally, the ionization potential of the hole injection transport layer is set to be between the work function of the anode and the ionization potential of the light emitting layer, and is usually set to 5.0 eV to 5.5 eV.
The organic EL element shown in FIG. 1 has the following properties by including a hole injecting and transporting layer.
・ Low drive voltage.
-Since the injection of holes from the anode to the light emitting layer is stabilized, the life of the device is extended.
-Since the adhesion between the
・ Element defects can be reduced by covering anode protrusions.
また、正孔注入輸送層は、発光層よりも光取り出し側に設けられる場合には、取り出す光に対して透明に形成される。正孔注入輸送層を形成可能な材料の中から、薄膜化された際に上記光に対して透明な材料が適宜選択され、一般には取り出す光に対する透過率が10%よりも大きくなるように設定される Further, when the hole injecting and transporting layer is provided closer to the light extraction side than the light emitting layer, it is formed transparent to the extracted light. A material that is transparent to the light when the film is thinned is appropriately selected from materials that can form the hole injecting and transporting layer. Generally, the transmittance for the extracted light is set to be larger than 10%. Be done
正孔注入輸送層形成用の材料としては、正孔注入輸送層に以上の性質を付与するものであれば特に制限はなく、光伝導材料の正孔注入材料として用いることができる公知の材料や、有機EL素子の正孔注入輸送層に使用されている公知の材料などの中から任意の材料を選択して用いることができる。 The material for forming the hole injecting and transporting layer is not particularly limited as long as it imparts the above properties to the hole injecting and transporting layer, and known materials that can be used as the hole injecting material for the photoconductive material, Any material can be selected and used from known materials used for the hole injection transport layer of the organic EL element.
例えば、フタロシアニン誘導体やトリアゾール誘導体、トリアリールメタン誘導体、トリアリールアミン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、ポリシラン誘導体、イミダゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、ポルフィリン化合物、ポリアリールアルカン誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾール誘導体、チオフェンオリゴマーなどの導電性高分子オリゴマー、フタロシアニン誘導体、カルバゾール誘導体、キナクリドン化合物、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物などを挙げることができる。 For example, phthalocyanine derivatives, triazole derivatives, triarylmethane derivatives, triarylamine derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, stilbene derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, polysilane derivatives, imidazole derivatives, phenylenediamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, Styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, porphyrin compounds, polyarylalkane derivatives, polyphenylene vinylene and its derivatives, polythiophene and its derivatives, poly-N-vinylcarbazole derivatives, thiophene oligomers, etc. Conductive polymer oligomer, phthalocyanine derivative, carbazole derivative, quinacridone compound, aromatic Tertiary amine compounds, and the like styrylamine compound.
トリアリールアミン誘導体としては、例えば、トリフェニルアミンの二量体〜四量体、4,4’−ビス〔N−フェニル−N−(4”−メチルフェニル)アミノ〕ビフェニル、4,4’−ビス〔N−フェニル−N−(3”−メチルフェニル)アミノ〕ビフェニル、4,4’−ビス〔N−フェニル−N−(3”−メトキシフェニル)アミノ〕ビフェニル、4,4’−ビス〔N−フェニル−N−(1”−ナフチル)アミノ〕ビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ビス〔N−フェニル−N−(3”−メチルフェニル)アミノ〕ビフェニル、1,1−ビス〔4’−[N,N−ジ(4”−メチルフェニル)アミノ]フェニル〕シクロヘキサン、9,10−ビス〔N−(4’−メチルフェニル)−N−(4”−n−ブチルフェニル)アミノ〕フェナントレン、3,8−ビス(N,N−ジフェニルアミノ)−6−フェニルフェナントリジン、4−メチル−N,N−ビス〔4”,4’’’−ビス[N’,N’’−ジ(4−メチルフェニル)アミノ]ビフェニル−4−イル〕アニリン、N,N’’−ビス〔4−(ジフェニルアミノ)フェニル〕−N,N’−ジフェニル−1,3−ジアミノベンゼン、N,N’−ビス〔4−(ジフェニルアミノ)フェニル〕−N,N’−ジフェニル−1,4−ジアミノベンゼン、5,5”−ビス〔4−(ビス[4−メチルフェニル]アミノ)フェニル〕−2,2’:5’,2”−ターチオフェン、1,3,5−トリス(ジフェニルアミノ)ベンゼン、4,4’,4”−トリス(N−カルバゾリイル)トリフェニルアミン、4,4’,4”−トリス〔N−(3’’’−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン、4,4’,4”−トリス〔N,N−ビス(4’’’−tert−ブチルビフェニル−4””−イル)アミノ〕トリフェニルアミン、1,3,5−トリス〔N−(4’−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ〕ベンゼンなどを挙げることができる。 Triarylamine derivatives include, for example, triphenylamine dimer to tetramer, 4,4′-bis [N-phenyl-N- (4 ″ -methylphenyl) amino] biphenyl, 4,4′- Bis [N-phenyl-N- (3 ″ -methylphenyl) amino] biphenyl, 4,4′-bis [N-phenyl-N- (3 ″ -methoxyphenyl) amino] biphenyl, 4,4′-bis [ N-phenyl-N- (1 ″ -naphthyl) amino] biphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-bis [N-phenyl-N- (3 ″ -methylphenyl) amino] biphenyl, 1,1 -Bis [4 '-[N, N-di (4 "-methylphenyl) amino] phenyl] cyclohexane, 9,10-bis [N- (4'-methylphenyl) -N- (4" -n-butyl) Phenyl) amino] phena Tren, 3,8-bis (N, N-diphenylamino) -6-phenylphenanthridine, 4-methyl-N, N-bis [4 ", 4 '"-bis [N', N "- Di (4-methylphenyl) amino] biphenyl-4-yl] aniline, N, N ″ -bis [4- (diphenylamino) phenyl] -N, N′-diphenyl-1,3-diaminobenzene, N, N'-bis [4- (diphenylamino) phenyl] -N, N'-diphenyl-1,4-diaminobenzene, 5,5 "-bis [4- (bis [4-methylphenyl] amino) phenyl]- 2,2 ′: 5 ′, 2 ″ -terthiophene, 1,3,5-tris (diphenylamino) benzene, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) triphenylamine, 4,4 ′, 4 "-Tris [N- (3 '' ' Methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine, 4,4 ′, 4 ″ -tris [N, N-bis (4 ′ ″-tert-butylbiphenyl-4 ″ ″-yl) amino] triphenylamine 1,3,5-tris [N- (4′-diphenylaminophenyl) -N-phenylamino] benzene.
ポルフィリン化合物としては、例えば、ポルフィン、1,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン銅(II)、1,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン亜鉛(II)、5,10,15,20−テトラキス(ペンタフルオロフェニル)−21H,23H−ポルフィンなどを挙げることができる。 Examples of porphyrin compounds include porphine, 1,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine copper (II), 1,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine zinc (II). 5,10,15,20-tetrakis (pentafluorophenyl) -21H, 23H-porphine and the like.
フタロシアニン誘導体としては、例えば、シリコンフタロシアニンオキシド、アルミニウムフタロシアニンクロリド、フタロシアニン(無金属)、ジリチウムフタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、銅フタロシアニン、クロムフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、鉛フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキシド、マグネシウムフタロシアニン、銅オクタメチルフタロシアニンなどを挙げることができる。 Examples of phthalocyanine derivatives include silicon phthalocyanine oxide, aluminum phthalocyanine chloride, phthalocyanine (metal free), dilithium phthalocyanine, copper tetramethylphthalocyanine, copper phthalocyanine, chromium phthalocyanine, zinc phthalocyanine, lead phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, magnesium phthalocyanine, copper Examples include octamethyl phthalocyanine.
芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物としては、例えば、N,N,N’,N’−テトラフェニル−4,4’−ジアミノフェニル、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン、2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−4,4’−ジアミノフェニル、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4’−ジアミノビフェニル、N,N,N’,N’−テトラフェニル−4,4’−ジアミノフェニルエーテル、4,4’−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4’−[4(ジ−p−トリルアミノ)スチリル]スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4’−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン、N−フェニルカルバゾールなどを挙げることができる。また、芳香族ジメチリディン系化合物も、正孔注入輸送層310の材料として使用することができる。 Examples of the aromatic tertiary amine compound and the styrylamine compound include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl, N, N′-diphenyl-N, N′-bis. -(3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine, 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane, 1,1-bis (4- Di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane, N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminophenyl, 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) -4-phenylcyclohexane, bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane, bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane, N, N′-diphenyl-N, N′-di ( 4-me Xylphenyl) -4,4′-diaminobiphenyl, N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl ether, 4,4′-bis (diphenylamino) quadriphenyl, N, N , N-tri (p-tolyl) amine, 4- (di-p-tolylamino) -4 ′-[4 (di-p-tolylamino) styryl] stilbene, 4-N, N-diphenylamino- (2-diphenyl) Vinyl) benzene, 3-methoxy-4′-N, N-diphenylaminostilbenzene, N-phenylcarbazole and the like. Aromatic dimethylidin compounds can also be used as the material for the hole injecting and transporting layer 310.
カルバゾール誘導体としては、例えばカルバゾールビフェニルやN−メチル−
N−フェニルヒドラゾン−3−メチリデン−9−エチルカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、Nイソプロピルカルバゾール、Nフェニルカルバゾールなどを挙げることができる。
Examples of the carbazole derivative include carbazole biphenyl and N-methyl-
N-phenylhydrazone-3-methylidene-9-ethylcarbazole, polyvinylcarbazole, Nisopropylcarbazole, Nphenylcarbazole and the like can be mentioned.
正孔注入輸送層は、上記したような材料の一種から形成してもよく、複数の材料を混合して形成してもよい。また、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。 The hole injecting and transporting layer may be formed from one of the materials as described above, or may be formed by mixing a plurality of materials. Moreover, the multilayer structure which consists of several layers of the same composition or a different composition may be sufficient.
正孔注入輸送層は、材料を陽極上に、例えば真空蒸着法やスピンコート法、キャスト法、LB法等の公知の薄膜成膜法によって形成すればよい。
膜厚は、選択する材料にもよるが、通常は5nm〜5μmである。
The hole injecting and transporting layer may be formed on the anode by a known thin film forming method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, or an LB method.
Although the film thickness depends on the material to be selected, it is usually 5 nm to 5 μm.
[発光層]
発光層は、主として有機材料で構成され、陽極側及び陰極側からそれぞれ正孔及び電子が注入され、正孔及び電子の少なくとも一方を輸送して両者を再結合し、励起子を作り(励起状態となり)、励起子が基底状態に戻る際に光を発する層である。
[Light emitting layer]
The light-emitting layer is mainly composed of an organic material, and holes and electrons are injected from the anode side and the cathode side, respectively, and transports at least one of the holes and electrons to recombine them to create excitons (excited state). It is a layer that emits light when the exciton returns to the ground state.
したがって、発光層形成用の材料(有機材料)は、以下の機能を有していればよい。
・正孔注入輸送層(又は陽極)から正孔を注入することができる正孔注入機能。
・電子注入輸送層から電子を注入することができる電子注入機能。
・注入された正孔及び電子の少なくとも一方を電界の力によって移動させる輸送機能。
・電子と正孔の再結合し、励起状態(励起子)を生成する機能。
・励起状態から基底状態に戻る際に光を生成する機能。
Therefore, the material for forming the light emitting layer (organic material) only needs to have the following functions.
-A hole injection function capable of injecting holes from the hole injection transport layer (or anode).
An electron injection function that can inject electrons from the electron injection transport layer.
A transport function that moves at least one of injected holes and electrons by the force of an electric field.
A function that recombines electrons and holes to generate an excited state (exciton).
A function for generating light when returning from the excited state to the ground state.
以上の機能を備えた材料としては、代表的なものとしては、例えばAlq3やBe−ベンゾキノリノール(BeBq2)を挙げることができる。
また、以下のような材料も採用できる。
Typical examples of the material having the above functions include Alq3 and Be-benzoquinolinol (BeBq2).
The following materials can also be used.
2,5−ビス(5,7−ジ−t−ペンチル−2−ベンゾオキサゾリル)−1,3,4−チアジアゾール、4,4’−ビス(5,7−ベンチル−2−ベンゾオキサゾリル)スチルベン、4,4’−ビス〔5,7−ジ−(2−メチル−2−ブチル)−2−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、2,5−ビス(5,7−ジ−t−ベンチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフィン、2,5−ビス(〔5−α,α−ジメチルベンジル〕−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン、2,5−ビス〔5,7−ジ−(2−メチル−2−ブチル)−2−ベンゾオキサゾリル〕−3,4−ジフェニルチオフェン、2,5−ビス(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン、4,4’−ビス(2−ベンゾオキサイゾリル)ビフェニル、5−メチル−2−〔2−〔4−(5−メチル−2−ベンゾオキサイゾリル)フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、2−〔2−(4−クロロフェニル)ビニル〕ナフト〔1,2−d〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系;2,2’−(p−フェニレンジビニレン)−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系;2−〔2−〔4−(2−ベンゾイミダゾリル)フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、2−〔2−(4−カルボキシフェニル)ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、 2,5-bis (5,7-di-t-pentyl-2-benzoxazolyl) -1,3,4-thiadiazole, 4,4′-bis (5,7-benzyl-2-benzoxazolyl L) Stilbene, 4,4′-bis [5,7-di- (2-methyl-2-butyl) -2-benzoxazolyl] stilbene, 2,5-bis (5,7-di-t-) Benzyl-2-benzoxazolyl) thiophine, 2,5-bis ([5-α, α-dimethylbenzyl] -2-benzoxazolyl) thiophene, 2,5-bis [5,7-di- ( 2-methyl-2-butyl) -2-benzoxazolyl] -3,4-diphenylthiophene, 2,5-bis (5-methyl-2-benzoxazolyl) thiophene, 4,4′-bis ( 2-Benzoxazolyl) biphenyl, 5-methyl-2- [2- [4 Benzoxazoles such as-(5-methyl-2-benzoxazolyl) phenyl] vinyl] benzoxazolyl, 2- [2- (4-chlorophenyl) vinyl] naphtho [1,2-d] oxazole; 2 , 2 ′-(p-phenylenedivinylene) -bisbenzothiazole and the like; 2- [2- [4- (2-benzimidazolyl) phenyl] vinyl] benzimidazole, 2- [2- (4-carboxyl) Phenyl) vinyl] benzimidazole and other fluorescent whitening agents,
ビス(8−キノリノール)マグネシウム、ビス(ベンゾ−8−キノリノール)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)アルミニウムオキシド、トリス(8−キノリノール)インジウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、8−キノリノールリチウム、トリス(5−クロロ−8−キノリノール)ガリウム、ビス(5−クロロ−8−キノリノール)カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス(8−ヒドロキシ−5−キノリノニル)メタン〕等の8−ヒドロキシキノリン系金属錯体;ジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物;1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−(3−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(4−メチルスチリル)ベンゼン、ジスチリルベンゼン、1,4−ビス(2−エチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(3−エチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(2−メチルスチリル)2−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物;2,5−ビス(4−メチルスチリル)ピラジン、2,5−ビス(4−エチルスチリル)ピラジン、2,5−ビス〔2−(1−ナフチル)ビニル〕ピラジン、2,5−ビス(4−メトキシスチリル)ピラジン、2,5−ビス〔2−(4−ビフェニル)ビニル〕ピラジン、2,5−ビス〔2−(1−ピレニル)ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体;ナフタルイミド誘導体;ペリレン誘導体;オキサジアゾール誘導体;アルダジン誘導体;シクロペンタジエン誘導体;スチリルアミン誘導体;クマリン系誘導体;芳香族ジメチリディン誘導体;アントラセン;サリチル酸塩;ピレン;コロネンや、 Bis (8-quinolinol) magnesium, bis (benzo-8-quinolinol) zinc, bis (2-methyl-8-quinolinolate) aluminum oxide, tris (8-quinolinol) indium, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum 8-quinolinol lithium, tris (5-chloro-8-quinolinol) gallium, bis (5-chloro-8-quinolinol) calcium, poly [zinc-bis (8-hydroxy-5-quinolinyl) methane] Hydroxyquinoline-based metal complexes; metal chelated oxinoid compounds such as dilithium ependridione; 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, 1,4- (3-methylstyryl) benzene, 1,4-bis (4-methylstyryl) benzene, distyrylbenzene, 1,4- Styrylbenzene compounds such as s (2-ethylstyryl) benzene, 1,4-bis (3-ethylstyryl) benzene, 1,4-bis (2-methylstyryl) 2-methylbenzene; 2,5-bis ( 4-methylstyryl) pyrazine, 2,5-bis (4-ethylstyryl) pyrazine, 2,5-bis [2- (1-naphthyl) vinyl] pyrazine, 2,5-bis (4-methoxystyryl) pyrazine, Distil pyrazine derivatives such as 2,5-bis [2- (4-biphenyl) vinyl] pyrazine, 2,5-bis [2- (1-pyrenyl) vinyl] pyrazine; naphthalimide derivatives; perylene derivatives; oxadiazole Derivatives; aldazine derivatives; cyclopentadiene derivatives; styrylamine derivatives; coumarin derivatives; aromatic dimethylidin derivatives; anthracene Salicylate; pyrene; coronene and,
ファク−トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2')イリジウム(アセチルアセトナート)、6−ジ(フルオロフェニル)−ピリジネート−N,C2')イリジウム(アセチルアセトナート)、イリジウム(III)ビス[4,6−ジ(フルオロフェニル)−ピリジネート−N,C2']ピコリネート、プラチウム(II)(2−(4',6'−ジフルオロフェニル)ピリジネートN,C2')(2,4−ペンタネジオネート)、プラチウム(II)(2−(4',6'−ジフルオロフェニル)ピリジネートN,C2')(6−メチル−2,4−ヘプタネジオネート−O,O)、ビス(2−(2'−ベンゾ[4,5−a]チエニル)ピリジネート−プラチウム(II)(2−(4',6'−ジフルオロフェニル)ピリジネートN,C3')イリジウム(アセチルアセトナート)等の燐光発光材料など。 Fac-tris (2-phenylpyridine) iridium, bis (2-phenylpyridinato-N, C2 ′) iridium (acetylacetonate), 6-di (fluorophenyl) -pyridinate-N, C2 ′) iridium (acetyl) Acetonato), iridium (III) bis [4,6-di (fluorophenyl) -pyridinate-N, C2 ′] picolinate, platinum (II) (2- (4 ′, 6′-difluorophenyl) pyridinate N, C2 ') (2,4-pentanesionate), platinum (II) (2- (4', 6'-difluorophenyl) pyridinate N, C2 ') (6-methyl-2,4-heptaneoneate- O, O), bis (2- (2′-benzo [4,5-a] thienyl) pyridinate-platium (II) (2- (4 ′, 6′-difluorophenyl) Pyridinate N, C3 '), such as phosphorescent material such as iridium (acetylacetonate).
また、発光層は、エレクトロルミネッセンスの生成機能を担う材料(有機発光材料/ドーパント)と、その他の機能を担う材料(ホスト材)とを含有してもよい。この場合、ホスト材が、キャリア注入及びキャリア輸送を行い、再結合により励起状態となる。励起状態となったホスト材は、励起エネルギーをドーパントに移動させる。ドーパントは、基底状態に戻る際に光を生成する。また、ホスト材がドーパントにキャリアを輸送し、ドーパント内で再結合を行い、ドーパントが基底状態に戻る際に光を生成する機構も採用できる。
ドーパントとしては、一般に、蛍光材料や燐光材料が用いられる。
Further, the light emitting layer may contain a material (organic light emitting material / dopant) responsible for the electroluminescence generation function and a material (host material) responsible for other functions. In this case, the host material performs carrier injection and carrier transport, and is excited by recombination. The host material in an excited state moves excitation energy to the dopant. The dopant generates light when returning to the ground state. In addition, a mechanism in which the host material transports carriers to the dopant, performs recombination within the dopant, and generates light when the dopant returns to the ground state can be employed.
In general, a fluorescent material or a phosphorescent material is used as the dopant.
ホスト材は、以上の機能を備えていればよく、公知の材料を用いることができる。例えば、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、キノリノラート系金属錯体、トリアリールアミン誘導体、アゾメチン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、シロール誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ジカルバゾール誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、クマリン誘導体、ピレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ベンゾピラン誘導体、ユーロピウム錯体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体が挙げられる。 The host material only needs to have the above functions, and a known material can be used. For example, distyrylarylene derivatives, distyrylbenzene derivatives, distyrylamine derivatives, quinolinolate metal complexes, triarylamine derivatives, azomethine derivatives, oxadiazole derivatives, pyrazoloquinoline derivatives, silole derivatives, naphthalene derivatives, anthracene derivatives, di Examples thereof include carbazole derivatives, perylene derivatives, oligothiophene derivatives, coumarin derivatives, pyrene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, benzopyran derivatives, europium complexes, rubrene derivatives, quinacridone derivatives, triazole derivatives, benzoxazole derivatives, and benzothiazole derivatives.
蛍光材料は、蛍光性の材料(蛍光色素、蛍光ドーパント)であり、ホスト材からのエネルギーを得て基底状態に遷移する際に発光する、常温において励起状態の一重項から発光を取り出すことのできる材料である。また、室温において、ホスト材から輸送されたキャリアを再結合して励起状態となり、基底状態に戻る際に光を発する材料も採用できる。一般には、高い蛍光量子効率を有する材料が選ばれ、添加量はホスト材に対して0.01重量%以上20重量%以下である。 The fluorescent material is a fluorescent material (fluorescent dye, fluorescent dopant), and emits light from the singlet excited state at room temperature, which emits light when transitioning to the ground state by obtaining energy from the host material. Material. In addition, a material that emits light when returning to the ground state by recombining carriers transported from the host material at room temperature can be employed. In general, a material having high fluorescence quantum efficiency is selected, and the addition amount is 0.01 wt% or more and 20 wt% or less with respect to the host material.
蛍光材料は、以上の性質を備えた公知の材料を適宜選択すればよく、例えば、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、クマリン誘導体、ユーロピウム錯体、ルブレン誘導体、ナイルレッド、2−(1,1−ジメチルエチル)−6−(2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H−ベンゾ(ij)キノリジン−9−イル)エテニル)−4H−ピラン−4H−イリデン)プロパンジニトリル(DCJTB)、DCM、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ルブレン誘導体等が挙げられる。 The fluorescent material may be appropriately selected from known materials having the above properties, for example, europium complexes, benzopyran derivatives, rhodamine derivatives, benzothioxanthene derivatives, porphyrin derivatives, coumarin derivatives, europium complexes, rubrene derivatives, Nile Red 2- (1,1-dimethylethyl) -6- (2- (2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H, 5H-benzo (ij) quinolidine-9 -Yl) ethenyl) -4H-pyran-4H-ylidene) propanedinitrile (DCJTB), DCM, coumarin derivatives, quinacridone derivatives, distyrylamine derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, anthracene derivatives, benzoxazole derivatives, benzothiazole derivatives , Benzimidazole derivatives, chrysanthemum Derivatives, phenanthrene derivatives, distyryl benzene derivatives, tetraphenyl butadiene derivatives, rubrene derivatives, and the like.
クマリン誘導体としては、例えば、下記一般式1で表されるものが挙げることができる。
As a coumarin derivative, what is represented by the following
一般式1において、R1乃至R5は、それぞれ独立に、水素原子又は炭化水素基を表し、その炭化水素基は置換基を1又は複数有していてもよい。R1乃至R5における炭化水素基としては、通常、脂肪族炭化水素基、好ましくは、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソプロペニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、2−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、2−ペンテニル基などの炭素数5までの短鎖長脂肪族炭化水素基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基などの脂環式炭化水素基、フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、キシリル基、メシチル基、o−クメニル基、m−クメニル基、p−クメニル基、ビフェニリル基などの芳香族炭化水素基、さらには、これらの組み合わせによる炭化水素基が挙げられる。斯かる炭化水素基における水素原子は、その1又は複数が、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのエーテル基、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基などのエステル基、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基などのハロゲン基、さらには、これらの組み合わせによる置換基によって置換されていてもよい。有機EL素子の用途にもよるけれども、好ましいのはR2乃至R5のすべてが脂肪族炭化水素基であるクマリン誘導体であり、とりわけ、R2乃至R5がすべてメチル基であるクマリン誘導体は、物性においても経済性においても特に優れている。
In
一般式1におけるR6乃至R13は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。R6乃至R13における置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソプロペニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、2−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、2−ペンテニル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、5−メチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、オクタデシル基などの炭素数20までの脂肪族炭化水素基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプチル基などの脂環式炭化水素基、フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、キシリル基、メシチル基、o−クメニル基、m−クメニル基、p−クメニル基、ベンジル基、フェネチル基、ビフェニリル基などの芳香族炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのエーテル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などのエステル基、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基などのハロゲン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、さらには、これらの組み合わせによる置換基が挙げられる。
R 6 to R 13 in the
さらに具体的には、下記化学式1〜化学式23で表されるものが挙げられる。これらの化合物のように、上記一般式1で表される一群のクマリン誘導体は融点やガラス転移点が高く、その結果として、熱安定性が大きい。
More specifically, those represented by the following
燐光材料は、燐光性の材料(燐光色素、燐光ドーパント)であり、ホスト材からのエネルギーを得て基底状態に遷移する際に発光する、常温において励起状態の一重項及び三重項から発光を取り出すことのできる材料である。また、燐光材料としては、ホスト材から輸送されたキャリアを再結合し、励起状態となり、基底状態に戻る際に一重項及び三重項からの光を取り出すことのできる材料も採用できる。
燐光材料の添加量(ドープ量)は、一般には、ホスト材に対して0.01重量%以上30重量%以下とされる。
The phosphorescent material is a phosphorescent material (phosphorescent pigment, phosphorescent dopant), and emits light from the singlet and triplet excited states at room temperature, which emits light when transitioning to the ground state by obtaining energy from the host material. It is a material that can be used. As the phosphorescent material, a material that can recombine carriers transported from the host material to be in an excited state and extract light from a singlet and a triplet when returning to a ground state can be used.
The addition amount (dope amount) of the phosphorescent material is generally 0.01% by weight or more and 30% by weight or less with respect to the host material.
燐光材料は、常温において励起状態における一重項状態及び三重項状態からの発光を利用できる材料であれば特に限定なく、発光層用の燐光材料として選択される公知の材料、例えば、ファク−トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2')イリジウム(アセチルアセトナート)、6−ジ(フルオロフェニル)−ピリジネート−N,C2')イリジウム(アセチルアセトナート)、イリジウム(III)ビス[4,6−ジ(フルオロフェニル)−ピリジネート−N,C2']ピコリネート、プラチウム(II)(2−(4',6'−ジフルオロフェニル)ピリジネートN,C2')(2,4−ペンタネジオネート)、プラチウム(II)(2−(4',6'−ジフルオロフェニル)ピリジネートN,C2')(6−メチル−2,4−ヘプタネジオネート−O,O)、ビス(2−(2'−ベンゾ[4,5−a]チエニル)ピリジネート−プラチウム(II)(2−(4',6'−ジフルオロフェニル)ピリジネートN,C3')イリジウム(アセチルアセトナート)などを用いることができる。一般には燐光発光性の重金属錯体を用いられることが多い。
例えば、緑色燐光材料としては、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウムを用いることができる。赤色燐光材料としては、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H23H−ポルフィンプラチナ(II)を用いることができる。また、これらの材料の中心金属を他の金属又は非金属に変えてもよい。
The phosphorescent material is not particularly limited as long as it is a material that can utilize light emission from a singlet state and a triplet state in an excited state at normal temperature. For example, a known material selected as a phosphorescent material for a light emitting layer, for example, Factoris ( 2-phenylpyridine) iridium, bis (2-phenylpyridinato-N, C2 ′) iridium (acetylacetonate), 6-di (fluorophenyl) -pyridinate-N, C2 ′) iridium (acetylacetonate), Iridium (III) bis [4,6-di (fluorophenyl) -pyridinate-N, C2 ′] picolinate, platinum (II) (2- (4 ′, 6′-difluorophenyl) pyridinate N, C2 ′) (2 , 4-pentanesionate), platinum (II) (2- (4 ′, 6′-difluorophenyl) pyridinate N, C2 ′) 6-methyl-2,4-heptaneconionate-O, O), bis (2- (2′-benzo [4,5-a] thienyl) pyridinate-platium (II) (2- (4 ′, 6 '-Difluorophenyl) pyridinate N, C3') iridium (acetylacetonate), etc. In general, phosphorescent heavy metal complexes are often used.
For example, tris (2-phenylpyridine) iridium can be used as the green phosphorescent material. As the red phosphorescent material, 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-21H23H-porphine platinum (II) can be used. Moreover, you may change the center metal of these materials into another metal or a nonmetal.
発光層は、例えば真空蒸着法やスピンコート法、キャスト法、LB法等の公知の薄膜化法により、正孔注入輸送層上に設ければよい。
膜厚は、採用する材料にもよるが、一般には1nm〜100nm程度であり、好ましくは2〜50nm程度である。
The light emitting layer may be provided on the hole injecting and transporting layer by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, or an LB method.
The film thickness is generally about 1 nm to 100 nm, preferably about 2 to 50 nm, although it depends on the material used.
なお、発光層が発する光の色度や彩度、明度、輝度等の調整は、発光層を形成する材料の種類の選択と、添加量の調整、膜厚の調整などによって行える。 Note that the chromaticity, saturation, brightness, luminance, and the like of the light emitted from the light emitting layer can be adjusted by selecting the type of material forming the light emitting layer, adjusting the amount of addition, adjusting the film thickness, and the like.
例えば、青色を発する有機EL素子1Bに用いられる青色を発する発光層(青色発光層)は、好ましくは、発光色が青色のドーパントとホスト材とを例えば共蒸着などによって混合して形成することができる。
For example, the light emitting layer emitting blue (blue light emitting layer) used for the
発光色が青色のドーパントとしては、公知の青色発光用のドーパントを適宜採用でき、例えば、ジスチリルアミン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン等を挙げることができる。 As the dopant whose emission color is blue, known dopants for blue light emission can be appropriately adopted. For example, distyrylamine derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, anthracene derivatives, benzoxazole derivatives, benzothiazole derivatives, benzimidazole derivatives, chrysene Derivatives, phenanthrene derivatives, distyrylbenzene derivatives, tetraphenylbutadiene and the like can be mentioned.
青色発光層用のホスト材としては、発光色が青色のドーパントの有機EL素子の発光層で用いられる公知のホスト材を適宜採用でき、例えば、ジスチリルアリーレン誘導体、スチルベン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、コロネン誘導体、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(p−フェニルフェノラト)アルミニウム(BAlq)等を挙げることができる。 As the host material for the blue light-emitting layer, a known host material used in the light-emitting layer of the organic EL element having a blue emission color can be appropriately employed. For example, a distyrylarylene derivative, a stilbene derivative, a carbazole derivative, a triaryl Examples thereof include amine derivatives, anthracene derivatives, pyrene derivatives, coronene derivatives, bis (2-methyl-8-quinolinolato) (p-phenylphenolato) aluminum (BAlq), and the like.
赤色を発する有機EL素子1Rに用いられる、発光色が赤色のドーパントとしては、例えば、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、2−(1,1−ジメチルエチル)−6−(2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H−ベンゾ(ij)キノリジン−9−イル)エテニル)−4H−ピラン−4H−イリデン)プロパンジニトリル(DCJTB)、DCM等を挙げることができる。
Examples of the dopant having a red emission color used in the
緑色を発する有機EL素子1Gに用いられる、発光色が緑色のドーパントとしては、例えば、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体等を挙げることができる。
Examples of the dopant having a green emission color used in the
赤色発光層や緑色発光層に用いるホスト材としては、発光色が赤色や緑色のドーパントの有機EL素子の発光層で用いられる公知のホスト材を適宜採用でき、例えば、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、キノリノラート系金属錯体、トリアリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、シロール誘導体、ジカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体等を挙げることができ、Alq3、トリフェニルアミンの4量体、4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)が特に好ましく用いられる。 As a host material used for a red light emitting layer or a green light emitting layer, a known host material used in a light emitting layer of an organic EL element having a light emission color of red or green can be appropriately employed. Benzene derivatives, distyrylamine derivatives, quinolinolate metal complexes, triarylamine derivatives, oxadiazole derivatives, silole derivatives, dicarbazole derivatives, oligothiophene derivatives, benzopyran derivatives, triazole derivatives, benzoxazole derivatives, benzothiazole derivatives, etc. Alq3, a tetramer of triphenylamine, and 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) biphenyl (DPVBi) are particularly preferably used.
発光層の発光色の調整手法には以下のような手法もある。これらの一又は複数の手法を用いて発光色を調整すればよい。 There are the following methods for adjusting the emission color of the light emitting layer. The emission color may be adjusted using one or more of these methods.
・発光を促進したり阻害したりする材料を添加して発光色を調整する手法。
例えば、ホスト材からエネルギーを受け取り、このエネルギーをドーパントへ移す、いわゆるアシストドーパントを添加し、ホスト材からドーパントへのエネルギー移動を容易にすることができる。アシストドーパントとしては、公知の材料から適宜選択され、例えば上記したホスト材やドーパントとして利用できる材料から選択されることがある。
A method of adjusting the emission color by adding a material that promotes or inhibits emission.
For example, a so-called assist dopant that receives energy from the host material and transfers this energy to the dopant can be added to facilitate energy transfer from the host material to the dopant. As an assist dopant, it selects from a well-known material suitably, for example, may be selected from the above-mentioned host material and the material which can be utilized as a dopant.
・発光層よりも光取り出し側にある層(基板2を含む)に、波長を変換する材料を添加して発光色を調整する手法。
この材料としては公知の波長変換材料を用いることができ、例えば、発光層から発せられた光を他の低エネルギー波長の光に変換する蛍光変換物質を採用することができる。蛍光変換物質の種類は目的とする有機EL装置から出射させようとする光の波長と発光層から発せられる光の波長とに応じて適宜選択される。また、蛍光変換物質の使用量は濃度消光を起さない範囲内でその種類に応じて適宜選択可能であるが、透明樹脂(未硬化のもの)に対して10−5〜10−4モル/リットル程度が適当である。蛍光変換物質は1種のみを用いてもよいし、複数種を併用してもよい。複数種を併用する場合には、その組合せにより青色光、緑色光および赤色光以外に、白色光や中間色の光を放出することができる。蛍光変換物質の具体例としては、下記(a)〜(c)に示す物質が挙げられる。
A method of adjusting the emission color by adding a wavelength converting material to a layer (including the substrate 2) on the light extraction side of the light emitting layer.
As this material, a known wavelength conversion material can be used. For example, a fluorescence conversion substance that converts light emitted from the light emitting layer into other light having a low energy wavelength can be used. The type of the fluorescence conversion substance is appropriately selected according to the wavelength of light to be emitted from the target organic EL device and the wavelength of light emitted from the light emitting layer. The amount of the fluorescent conversion substance used can be appropriately selected according to the type within a range that does not cause concentration quenching, but is 10 −5 to 10 −4 mol / percent of the transparent resin (uncured). A liter is appropriate. Only one type of fluorescent conversion substance may be used, or a plurality of types may be used in combination. When a plurality of types are used in combination, white light or intermediate color light can be emitted in addition to blue light, green light, and red light. Specific examples of the fluorescence conversion substance include the following substances (a) to (c).
(a)紫外光によって励起されて青色光を放出するもの
1,4−ビス(2−メチルスチリン)ベンゼン,トランス−4,4′−ジフェニルスチルベン等のスチルベン系色素、7−ヒドロキシ−4−メチルクマリン等のクマリン系色素、4,4′−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル等の芳香族ジメチリディン系色素。
(A) What emits blue light when excited by ultraviolet light, Stilbene dyes such as 1,4-bis (2-methylstyrin) benzene, trans-4,4'-diphenylstilbene, 7-hydroxy-4-methylcoumarin Coumarin dyes such as 4,4'-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl and other aromatic dimethylidin dyes.
(b)青色光によって励起されて緑色光を放出するもの
2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−トリフロルメチルキノリジノ(9,9a,1−gh)クマリン(クマリン153)等のクマリン色素等。
(B) one that emits green light when excited by
(c)青色から緑色にかけての波長の光によって励起されて橙色から赤色にかけての波長の光を放出するもの
4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリルリル)−4H−ピラン,4−(ジシアノメチレン)−2−フェニル−6−(2−(9−ユロリジル)エテニル)−4H−ピラン,4−(ジシアノメチレン)−2,6−ジ(2−(9−ユロリジル)エテニル)−4H−ピラン,4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(2−(9−ユロリジル)エテニル)−4H−ピラン,4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(2−(9−ユロリジル)エテニル)−4H−チオピラン等のシアニン系色素、1−エチル−2−(4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル)−ピリジウム−パーコラレイト(ピリジン1)等のピリジン系色素、ローダミンB,ローダミン6G等のキサンチン系色素、オキサジン系色素等。
(C) Excited by light having a wavelength from blue to green and emitting light having a wavelength from orange to red 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- (p-dimethylaminostyrylyl) -4H -Pyran, 4- (dicyanomethylene) -2-phenyl-6- (2- (9-eurolidyl) ethenyl) -4H-pyran, 4- (dicyanomethylene) -2,6-di (2- (9-eurolidyl) ) Ethenyl) -4H-pyran, 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- (2- (9-eurolidyl) ethenyl) -4H-pyran, 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- ( Cyanine dyes such as 2- (9-eurolidyl) ethenyl) -4H-thiopyran, 1-ethyl-2- (4- (p-dimethylaminophenyl) -1,3-butadienyl) -pyridium- Pyridine dyes such as percollate (pyridine 1), xanthine dyes such as rhodamine B and
[電子注入輸送層]
電子注入輸送層は、陰極と発光層との間に設けられる層であり、陰極から注入された電子を発光層へ輸送する層であり、有機EL素子に以下のような性質を付与する。
・駆動電圧が低くなる。
・陰極から発光層への電子注入が安定化するため、長寿命化する。
・陰極と発光層との密着性が上がるため、発光面の均一性を高くできる。
・陰極の突起などを被覆し、素子欠陥を減少できる。
[Electron injection transport layer]
An electron injection transport layer is a layer provided between a cathode and a light emitting layer, and is a layer which transports the electron inject | poured from the cathode to a light emitting layer, and provides the following properties to an organic EL element.
・ Drive voltage is lowered.
・ Since electron injection from the cathode to the light emitting layer is stabilized, the service life is extended.
-Since the adhesion between the cathode and the light emitting layer is increased, the uniformity of the light emitting surface can be increased.
-Covers the protrusions of the cathode and reduces device defects.
電子注入輸送層形成用の材料としては、光伝導材料の電子注入材料として用いることができる公知の材料や、有機EL装置の電子注入輸送層に使用されている公知の材料の中から任意の材料が選ばれ、一般的には電子親和力が陰極の仕事関数と発光層の電子親和力の間になるような材料が用いられる。
具体的には、1,3−ビス[5’−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2’−イル]ベンゼンや2−(4−ビフィニルイル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールなどのオキサジアゾール誘導体や;3−(4’−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4”−ビフェニル)−1,2,4−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体;なども用いることができる。トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、アントラキノジメタン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、シロール誘導体、フェナントロリン誘導体、イミダゾピリジン誘導体等も用いることができる。
As a material for forming an electron injection / transport layer, a known material that can be used as an electron injection material of a photoconductive material, or an arbitrary material among known materials used for an electron injection / transport layer of an organic EL device In general, a material whose electron affinity is between the work function of the cathode and the electron affinity of the light emitting layer is used.
Specifically, 1,3-bis [5 ′-(p-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2′-yl] benzene or 2- (4-bifinylyl) -5- Oxadiazole derivatives such as (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole; 3- (4′-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- (4 ″ -biphenyl) Triazine derivatives such as -1,2,4-triazole, etc. Triazine derivatives, perylene derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, diphenylquinone derivatives, nitro-substituted fluorenone derivatives, thiopyrandioxide derivatives, anthraquinodis Heterocyclic tetracarboxylic anhydrides such as methane derivatives, thiopyran dioxide derivatives, naphthalene perylene, carbodiimi It can be used fluorenylidene methane derivatives, anthraquinodimethane derivatives, anthrone derivatives, distyryl pyrazine derivatives, silole derivatives, phenanthroline derivatives, also imidazopyridine derivatives.
また、ビス(10−ベンゾ[h]キノリノラート)ベリリウム、5−ヒドロキシフラボンのベリリウム塩、5−ヒドロキシフラボンのアルミニウム塩などの有機金属錯体も好適に選択されるが、8−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体も特に好適に選択される。具体例としては、オキシン(一般に8−キノリノール又は8−ヒドロキシキノリン)のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えばトリス(8−キノリノール)アルミニウムやトリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノ−ル)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノ−ル)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノ−ル)アルミニウムなどが挙げられる。また、これらの金属錯体の中心金属がインジウム、マグネシウム、銅、カルシウム、スズ、亜鉛又は鉛に置き代わった金属錯体なども挙げられる。メタルフリーあるいはメタルフタロシアニン又はそれらの末端がアルキル基、スルホン基などで置換されているものも好ましく用いられる。 Organometallic complexes such as bis (10-benzo [h] quinolinolato) beryllium, beryllium salt of 5-hydroxyflavone, and aluminum salt of 5-hydroxyflavone are also preferably selected, but 8-hydroxyquinoline or its derivatives A metal complex is also particularly suitably selected. Specific examples include metal chelate oxinoid compounds containing chelates of oxine (generally 8-quinolinol or 8-hydroxyquinoline) such as tris (8-quinolinol) aluminum and tris (5,7-dichloro-8-quinolinol). Examples thereof include aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum, and tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum. Moreover, the metal complex etc. which the center metal of these metal complexes replaced with indium, magnesium, copper, calcium, tin, zinc, or lead are mentioned. Metal-free or metal phthalocyanine or those having a terminal substituted with an alkyl group or a sulfone group is also preferably used.
電子注入輸送層は、上記したような材料一種のみで形成してもよく、複数を混合して形成してもよい。また、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。 The electron injecting and transporting layer may be formed of only one kind of material as described above, or may be formed by mixing a plurality. Moreover, the multilayer structure which consists of several layers of the same composition or a different composition may be sufficient.
電子注入輸送層は、上記したような材料を用いて、スパッタリング法やイオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成される。
膜厚は、用いる材料によっても異なるが、通常は5nm〜5μmである。
The electron injecting and transporting layer is formed by a known thin film forming method such as a sputtering method, an ion plating method, a vacuum vapor deposition method, a spin coating method, or an electron beam vapor deposition method using the above-described materials.
The film thickness varies depending on the material used, but is usually 5 nm to 5 μm.
なお、電子注入輸送層は、発光層よりも光取り出し側に設けられる場合には、取り出す光に対して透明である必要がある。そのため、上記したような電子注入輸送層を形成可能な材料の中から、薄膜化された際に上記光に対して透明な材料が適宜選択され、一般には取り出す光に対する透過率が10%よりも大きくなるように設定される。 In addition, when an electron injection transport layer is provided in the light extraction side rather than a light emitting layer, it needs to be transparent with respect to the light to extract. Therefore, a material that is transparent to the light when it is thinned is appropriately selected from the materials that can form the electron injecting and transporting layer as described above, and generally the transmittance for the extracted light is more than 10%. Set to be larger.
[その他の層、添加剤]
本実施の形態に係る有機EL素子には、上記層以外の公知の層を設けてもよく、また、構成する層に公知の添加剤(ドーパント)等を添加させても(ドーピングしても)よい。
[Other layers, additives]
The organic EL element according to the present embodiment may be provided with a known layer other than the above-described layers, or a known additive (dopant) or the like may be added (doping) to the constituent layers. Good.
例えば、電子輸送層や正孔輸送層、正孔注入層等、前記した層構成例で示した層を設ける場合には、これらの層に担わせる機能(キャリア輸送機能、キャリア注入機能)に着目し、前記したような材料の中から適当な材料を選択し、前記した各層等同様に作製すればよい。
また、例えば、以下のようにも変形できる。
For example, when providing the layers shown in the above-described layer configuration examples such as an electron transport layer, a hole transport layer, a hole injection layer, etc., pay attention to the functions (carrier transport function, carrier injection function) assigned to these layers. Then, an appropriate material may be selected from the materials as described above and manufactured in the same manner as each layer described above.
Further, for example, it can be modified as follows.
〔上記した層間に設ける層〕
層同士の密着性を向上させたり、電子注入性又は正孔注入性を向上させたりするための層を設けてもよい。
例えば、陰極を形成する材料と電子注入輸送層を形成する材料とを共蒸着させた陰極界面層(混合電極)を両者の間に設けてもよい。これにより、発光層と陰極との間に存在する電子注入のエネルギー障壁を緩和できる。また、陰極と電子注入輸送層との密着性を向上させることもできる。
陰極界面層形成用の材料は、陰極界面層に以上の性能を付与する材料であれば特に制限なく採用でき、公知の材料も用いることができる。例えば、フッ化リチウム、酸化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のフッ化物、酸化物、塩化物、硫化物等を用いることができる。陰極界面層は、単独の材料で形成してもよいし、複数の材料によって形成してもよい。
膜厚は0.1nm〜10nm程度であり、好ましくは0.3nm〜3nmである。
陰極界面層は陰極界面層内で膜厚を均一に形成してもよいし、不均一に形成してもよく、島状に形成してもよく、真空蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって形成することができる。
[Layers provided between the above layers]
You may provide the layer for improving the adhesiveness of layers, or improving electron injection property or hole injection property.
For example, a cathode interface layer (mixed electrode) in which a material for forming a cathode and a material for forming an electron injecting and transporting layer are co-evaporated may be provided between the two. Thereby, the energy barrier of the electron injection which exists between a light emitting layer and a cathode can be eased. In addition, the adhesion between the cathode and the electron injecting and transporting layer can be improved.
The material for forming the cathode interface layer can be used without particular limitation as long as it is a material that imparts the above performance to the cathode interface layer, and known materials can also be used. For example, use of alkali metal such as lithium fluoride, lithium oxide, magnesium fluoride, calcium fluoride, strontium fluoride, barium fluoride, fluoride of alkaline earth metal, oxide, chloride, sulfide, etc. it can. The cathode interface layer may be formed of a single material or a plurality of materials.
The film thickness is about 0.1 nm to 10 nm, preferably 0.3 nm to 3 nm.
The cathode interface layer may be formed uniformly in the cathode interface layer, may be formed non-uniformly, may be formed in an island shape, or a known thin film forming method such as a vacuum evaporation method. Can be formed.
上記したような各層間の少なくとも一つに、正孔や電子、励起子等の移動を阻止する層(ブロック層)を設けても良い。例えば、発光層の陰極側に隣接して、正孔が発光層を通過することを抑え、発光層内で電子と効率よく再結合させる目的で、ホール・ブロック層を設けても良い。ホール・ブロック層形成用の材料としては、例えば、トリアゾール誘導体やオキサジアゾール誘導体、BAlq、フェナントロリン誘導体などの既知の材料を挙げることができるが、特にこれに限定されることはない。 A layer (block layer) that prevents the movement of holes, electrons, excitons, and the like may be provided in at least one of the layers described above. For example, a hole blocking layer may be provided adjacent to the cathode side of the light emitting layer in order to prevent holes from passing through the light emitting layer and to efficiently recombine with electrons in the light emitting layer. Examples of the material for forming the hole block layer include known materials such as triazole derivatives, oxadiazole derivatives, BAlq, and phenanthroline derivatives, but are not particularly limited thereto.
上記したような各層間の少なくとも一つに、正孔や電子の注入障壁を緩和する層(バッファ層)を設けても良い。例えば、陽極とホール注入輸送層輸送層、又は陽極に隣接して積層される有機層の間に、ホール注入に対する注入障壁を緩和する目的でバッファ層を挿入してもよい。このバッファ層形成用の材料としては、例えば銅フタロシアニンなどの既知の材料が用いられるが、特にこれに限定されることはない。 A layer (buffer layer) that relaxes a hole or electron injection barrier may be provided in at least one of the above-described layers. For example, a buffer layer may be inserted between the anode and the hole injecting and transporting layer transporting layer, or between the organic layers stacked adjacent to the anode for the purpose of relaxing the injection barrier against hole injection. As a material for forming the buffer layer, a known material such as copper phthalocyanine is used, but is not particularly limited thereto.
〔保護部材〕
有機EL素子が酸素や水分と接触するのを防止する目的で、基板と反対側に、保護部材(封止層、パッシベーション膜)を設けてもよい。
保護部材に使用する材料としては、例えば、有機高分子材料、無機材料、さらには光硬化性樹脂などを挙げることができ、保護部材に使用する材料は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。保護部材は、一層構造であってもよく、また多層構造であってもよい。また、保護部材には、その他の機能を付与してもよい。例えば、有機層11を外部の影響(温度変化や圧力等)から保護する機能がある。
[Protective member]
For the purpose of preventing the organic EL element from coming into contact with oxygen or moisture, a protective member (sealing layer, passivation film) may be provided on the side opposite to the substrate.
Examples of the material used for the protective member include organic polymer materials, inorganic materials, and photocurable resins. The material used for the protective member may be used alone or in combination. You may use together. The protective member may have a single layer structure or a multilayer structure. Moreover, you may provide another function to a protection member. For example, there is a function of protecting the
有機高分子材料の例としては、クロロトリフルオロエチレン重合体、ジクロロジフルオロエチレン重合体、クロロトリフルオロエチレン重合体とジクロロジフルオロエチレン重合体との共重合体等のフッ素系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート等のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、エポキシシリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂などを挙げることができる。
無機材料としては、ポリシラザン、ダイヤモンド薄膜、アモルファスシリカ、電気絶縁性ガラス、金属酸化物、金属窒化物、金属炭素化物、金属硫化物などを挙げることができる。
Examples of organic polymer materials include fluorinated resins such as chlorotrifluoroethylene polymer, dichlorodifluoroethylene polymer, a copolymer of chlorotrifluoroethylene polymer and dichlorodifluoroethylene polymer, polymethyl methacrylate, poly Acrylic resins such as acrylate, epoxy resins, silicone resins, epoxy silicone resins, polystyrene resins, polyester resins, polycarbonate resins, polyamide resins, polyimide resins, polyamideimide resins, polyparaxylene resins, polyethylene resins, polyphenylene oxide resins, etc. be able to.
Examples of the inorganic material include polysilazane, diamond thin film, amorphous silica, electrically insulating glass, metal oxide, metal nitride, metal carbonide, metal sulfide and the like.
なお、以上のような材料に、前記した蛍光変換物質を添加してもよい。
また、有機EL素子を、例えば、パラフィン、流動パラフィン、シリコーンオイル、フルオロカーボン油、ゼオライト添加フルオロカーボン油などの不活性物質中に封入して保護することができる。
In addition, you may add an above described fluorescence conversion substance to the above materials.
In addition, the organic EL element can be protected by being enclosed in an inert substance such as paraffin, liquid paraffin, silicone oil, fluorocarbon oil, or zeolite-added fluorocarbon oil.
当然、缶封止によって保護しても良い。具体的には、外部からの水分や酸素を遮断する目的で、有機層を封止板、封止容器等の封止部材により封止してもよい。封止部材を背面側の電極側のみに設置しても、有機EL素子全体を封止部材で覆ってもよい。有機層を封止でき外部の空気を遮断することができれば、封止部材の形状、大きさ、厚さ等は特に限定されない。封止部材に用いる材料としては、ガラス、ステンレススチール、金属(アルミニウム等)、プラスチック(ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート等)、セラミック等が使用できる。 Naturally, it may be protected by can sealing. Specifically, the organic layer may be sealed with a sealing member such as a sealing plate or a sealing container for the purpose of blocking moisture and oxygen from the outside. Even if it installs a sealing member only in the electrode side of a back side, you may cover the whole organic EL element with a sealing member. The shape, size, thickness and the like of the sealing member are not particularly limited as long as the organic layer can be sealed and external air can be blocked. As a material used for the sealing member, glass, stainless steel, metal (aluminum, etc.), plastic (polychlorotrifluoroethylene, polyester, polycarbonate, etc.), ceramic, or the like can be used.
封止部材を有機EL素子に設置する際には、適宜封止剤(接着剤)を用いてもよい。有機EL素子全体を封止部材で覆う場合は、封止剤を用いずに封止部材同士を熱融着してもよい。封止剤としては紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、二液型硬化樹脂等が使用可能である。 When installing the sealing member on the organic EL element, a sealing agent (adhesive) may be used as appropriate. When covering the whole organic EL element with a sealing member, you may heat-seal sealing members without using a sealing agent. As the sealant, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a two-component curable resin, or the like can be used.
さらに封止容器と有機EL素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を挿入してもよい。水分吸収剤は特に限定されず、具体例としては酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化リン、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等が挙げられる。不活性液体としてはパラフィン類、流動パラフィン類、フッ素系溶剤(パーフルオロアルカン、パーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等)、塩素系溶剤、シリコーンオイル類等が使用可能である。 Further, a water absorbent or an inert liquid may be inserted into the space between the sealing container and the organic EL element. The moisture absorbent is not particularly limited, and specific examples include barium oxide, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, phosphorus pentoxide, calcium chloride, magnesium chloride, copper chloride, cesium fluoride. , Niobium fluoride, calcium bromide, vanadium bromide, molecular sieve, zeolite, magnesium oxide and the like. As the inert liquid, paraffins, liquid paraffins, fluorinated solvents (perfluoroalkane, perfluoroamine, perfluoroether, etc.), chlorinated solvents, silicone oils, and the like can be used.
〔正孔注入輸送層、電子注入輸送層へのドーピング〕
正孔注入輸送層や電子注入輸送層に、蛍光材料又は燐光材料などの有機発光材料(ドーパント)をドープし、これらの層でも光を発するようにしてもよい。
[Doping to hole injection transport layer and electron injection transport layer]
The hole injecting and transporting layer and the electron injecting and transporting layer may be doped with an organic light emitting material (dopant) such as a fluorescent material or a phosphorescent material, and these layers may emit light.
〈陰極に隣接する層へのアルカリ金属やアルカリ金属化合物のドーピング〉
陰極にアルミニウムなどの金属を用いる場合に、陰極と有機発光層31との間のエネルギー障壁を緩和するために、陰極に隣接する層へアルカリ金属やアルカリ金属化合物をドーピングしてもよい。添加した金属や金属化合物により有機層が還元されてアニオンが生成するため、電子注入性が高まり、印加電圧が低くなる。アルカリ金属化合物としては、例えば酸化物、フッ化物、リチウムキレートなどが挙げられる。
<Doping of alkali metal or alkali metal compound to the layer adjacent to the cathode>
When a metal such as aluminum is used for the cathode, an alkali metal or an alkali metal compound may be doped into a layer adjacent to the cathode in order to reduce the energy barrier between the cathode and the organic
(電極)
透明電極10及び背面電極12は、一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。本実施の形態においては、いずれの電極が陽極であっても(陰極であっても)構わない。まず、陽極について説明する。
(electrode)
One of the
陽極は、有機層11に正孔(ホ−ル)を注入する電極である。
陽極形成用の材料は、上記した性質を陽極に付与する材料であればよく、一般には金属、合金、電気伝導性の化合物及びこれらの混合物等、公知の材料が選択され、陽極と接する面(表面)の仕事関数が4eV以上になるように製造される。
The anode is an electrode that injects holes into the
The material for forming the anode may be any material that imparts the above-described properties to the anode. Generally, a known material such as a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof is selected and contacted with the anode ( The work function of the (surface) is 4 eV or more.
陽極形成用の材料としては、例えば以下のものを挙げることができる。
ITO(インジウム−スズ−オキサイド)、IZO(インジウム−亜鉛−オキサイド)、酸化スズ、酸化亜鉛、亜鉛アルミニウム酸化物、窒化チタン等の金属酸化物や金属窒化物;
金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉛、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ等の金属;
これらの金属の合金やヨウ化銅の合金等、
ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロ−ル、ポリフェニレンビニレン、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリフェニレンスルフィド等の導電性高分子
など。
Examples of the material for forming the anode include the following.
Metal oxides and metal nitrides such as ITO (indium-tin-oxide), IZO (indium-zinc-oxide), tin oxide, zinc oxide, zinc aluminum oxide, titanium nitride;
Metals such as gold, platinum, silver, copper, aluminum, nickel, cobalt, lead, chromium, molybdenum, tungsten, tantalum, niobium;
These metal alloys and copper iodide alloys,
Conductive polymers such as polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyphenylene vinylene, poly (3-methylthiophene), and polyphenylene sulfide.
透明電極10を陽極とする場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が10%よりも大きくなるように設定される。可視光領域の光を取り出す場合には、可視光領域で透過率の高いITOが好適に用いられる。
When the
背面電極12を陽極とする場合には、好ましくは反射性電極として構成される。この場合、以上のような材料の内、外部へ取り出す光を反射する性能を備えた材料が適宜選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。
また、コントラスト等を防止したり、外光の反射を防止したりするために、背面電極12に吸収性能を持たせてもよい。背面電極12に吸収性能を持たせるには、前記したような材料の中から、電極を形成した際に吸収性能を発揮する材料を適宜選択すればよい。
When the
Further, the
陽極は、上記したような材料一種のみで形成してもよく、複数を混合して形成してもよい。また、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。 The anode may be formed of only one kind of material as described above, or may be formed by mixing a plurality of materials. Moreover, the multilayer structure which consists of several layers of the same composition or a different composition may be sufficient.
陽極の膜厚は、使用する材料にもよるが、一般に5nm〜1μm程度、好ましくは10nm〜1μm程度、さらに好ましくは10nm〜500nm程度、特に好ましくは10nm〜300nm程度、望ましくは10nm〜200nmの範囲で選択される。 Although the film thickness of the anode depends on the material used, it is generally in the range of about 5 nm to 1 μm, preferably about 10 nm to 1 μm, more preferably about 10 nm to 500 nm, particularly preferably about 10 nm to 300 nm, desirably 10 nm to 200 nm. Selected.
陽極は、上記したような材料を用いて、スパッタリング法やイオンプレ−ティング法、真空蒸着法、スピンコ−ト法、電子ビ−ム蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成される。
陽極のシ−ト電気抵抗は、好ましくは、数百Ω/□以下、より好ましくは、5〜50Ω/□程度に設定される。
The anode is formed by a known thin film forming method such as a sputtering method, an ion plating method, a vacuum vapor deposition method, a spin coat method, or an electron beam vapor deposition method using the above-described materials.
The sheet electrical resistance of the anode is preferably set to several hundred Ω / □ or less, more preferably about 5 to 50 Ω / □.
また、陽極の表面を、UVオゾン洗浄やプラズマ洗浄してもよい。
有機EL素子の短絡や欠陥の発生を抑制するためには、粒径を微小化する方法や成膜後に研磨する方法により、表面の粗さを二乗平均値として20nm以下に制御するとよい。
Further, the surface of the anode may be subjected to UV ozone cleaning or plasma cleaning.
In order to suppress the occurrence of short circuits and defects in the organic EL element, the surface roughness may be controlled to 20 nm or less as a mean square value by a method of reducing the particle size or a method of polishing after film formation.
陰極は、有機層11(上記層構成では電子注入輸送層)に電子を注入する電極である。
陰極形成用の材料としては、電子注入効率を高くするために仕事関数が例えば4.5eV未満、一般には4.0eV以下、典型的には3.7eV以下の金属や合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物が採用される。
The cathode is an electrode that injects electrons into the organic layer 11 (in the above-described layer configuration, an electron injection transport layer).
As a material for forming the cathode, a metal, an alloy, an electrically conductive compound having a work function of, for example, less than 4.5 eV, generally 4.0 eV or less, typically 3.7 eV or less in order to increase electron injection efficiency, and A mixture of these is employed.
以上のような電極物質としては、例えば、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、カルシウム、スズ、ルテニウム、チタニウム、マンガン、クロム、イットリウム、アルミニウム−カルシウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−マグネシウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、リチウム−インジウム合金、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム/銅混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物などが挙げられる。また、陽極に用いられる材料として採用できる材料も使用できる。 Examples of the electrode material as described above include lithium, sodium, magnesium, gold, silver, copper, aluminum, indium, calcium, tin, ruthenium, titanium, manganese, chromium, yttrium, aluminum-calcium alloy, and aluminum-lithium alloy. , Aluminum-magnesium alloys, magnesium-silver alloys, magnesium-indium alloys, lithium-indium alloys, sodium-potassium alloys, magnesium / copper mixtures, aluminum / aluminum oxide mixtures, and the like. Moreover, the material employable as a material used for an anode can also be used.
その背面電極12が陰極とされる場合には、以上のような材料の内、外部へ取り出す光を反射する性能を備えた材料が好ましく選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。
When the
透明電極10が陰極とされる場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が10%よりも大きくなるように設定され、例えば、超薄膜のマグネシウム−銀合金に透明な導電性酸化物を積層化して形成された電極などが採用される。また、この陰極において、導電性酸化物をスパッタリングする際に発光層などがプラズマにより損傷するのを防ぐため、銅フタロシアニンなどを添加したバッファ層を陰極と有機層11との間に設けるとよい。
When the
陰極は、以上のような材料単独で形成してもよいし、複数の材料によって形成してもよい。例えば、マグネシウムに銀や銅を5%〜10%添加させれば、陰極の酸化を防止でき、また陰極の有機層11との接着性も高くなる。
The cathode may be formed of the above materials alone or a plurality of materials. For example, if 5% to 10% of silver or copper is added to magnesium, the oxidation of the cathode can be prevented, and the adhesion of the cathode to the
また、陰極は、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。
例えば以下のような構造にしてもよい。
・陰極の酸化を防ぐため、陰極の有機層11と接しない部分に、耐食性のある金属からなる保護層を設ける。
この保護層形成用の材料としては例えば銀やアルミニウムなどが好ましく用いられる。
The cathode may have a multilayer structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
For example, the following structure may be used.
In order to prevent oxidation of the cathode, a protective layer made of a corrosion-resistant metal is provided on the portion of the cathode that does not contact the
For example, silver or aluminum is preferably used as the material for forming the protective layer.
・陰極の仕事関数を小さくするために、陰極と有機層11との界面部分に仕事関数の小さな酸化物やフッ化物、金属化合物等を挿入する。
例えば、陰極の材料をアルミニウムとし、界面部分にフッ化リチウムや酸化リチウムを挿入したものも用いられる。
In order to reduce the work function of the cathode, an oxide, fluoride, metal compound or the like having a small work function is inserted into the interface portion between the cathode and the
For example, a material in which the cathode material is aluminum and lithium fluoride or lithium oxide is inserted in the interface portion is also used.
陰極は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、イオンプレ−ティング法、電子ビ−ム蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって形成できる。
陰極のシ−ト電気抵抗は、数百Ω/□以下に設定することが好ましい。
The cathode can be formed by a known thin film deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ionization deposition method, an ion plating method, or an electron beam deposition method.
The sheet electrical resistance of the cathode is preferably set to several hundred Ω / □ or less.
・補助電極
補助電極を設けることも当然に可能である。補助電極は、陽極及び/又は陰極に電気的に接続するように設けられ、接続する電極よりも体積抵抗率の低い材料で構成される。このような材料により補助電極を形成すれば、補助電極が設けられた電極全体の体積抵抗率を下げることが可能となり、有機層11を構成する各点に流れる電流の大きさの最大差を、補助電極を設けない場合と比べて小さくできる。
-Auxiliary electrode It is naturally possible to provide an auxiliary electrode. The auxiliary electrode is provided so as to be electrically connected to the anode and / or the cathode, and is made of a material having a lower volume resistivity than the electrode to be connected. If the auxiliary electrode is formed of such a material, it becomes possible to reduce the volume resistivity of the entire electrode provided with the auxiliary electrode, and the maximum difference in the magnitude of the current flowing to each point constituting the
補助電極形成用の材料としては、例えば、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、金(Au)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ネオジウム(Nd)、およびこれらの合金を挙げることができる。
また、これらの合金の具体例としては、Mo−W、Ta−W、Ta−Mo、Al−Ta、Al−Ti、Al−Nd、Al−Zr等の合金を挙げることができる。さらに、補助配線層の構成材料としては、金属とケイ素の化合物である、TiSi2、ZrSi2、HfSi2、VSi2、NbSi2、TaSi2、CrSi2、WSi2、CoSi2、NiSi2、PtSi、Pd2Siなども好ましい。また、これらの金属や・ケイ素化合物をそれぞれ積層した構成であってもよい。
Examples of the material for forming the auxiliary electrode include tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), gold (Au), and chromium (Cr). , Titanium (Ti), neodymium (Nd), and alloys thereof.
Specific examples of these alloys include alloys such as Mo—W, Ta—W, Ta—Mo, Al—Ta, Al—Ti, Al—Nd, and Al—Zr. Further, as the material of the auxiliary wiring layer, which is a compound of metal and silicon, TiSi 2, ZrSi 2, HfSi 2,
なお、補助電極は、上記したような材料による単層の膜であってもよいが、膜の安定性を高める上で二種以上の多層膜とすることも好ましい。このような多層膜としては、上記金属またはそれらの合金を用いて形成することができる。例えば、三層の場合、Ta層とCu層とTa層、およびTa層とAl層とTa層、二層の場合、Al層とTa層、Cr層とAu層、Cr層とAl層、およびAl層とMo層の組み合わせを挙げることができる。
ここで、膜の安定性とは、低体積抵抗率を維持しうるとともに、エッチングの際、その処理に用いる液等により腐食されにくい性質をいう。たとえば、補助電極をCuやAgで構成した場合には、補助電極の体積抵抗率自体は低いものの、腐食しやすい場合がある。それに対して、CuやAgからなる金属膜の上部及び下部、あるいはいずれか一方に、耐食性に優れた金属、例えばTa、Cr、Mo等の膜を積層することにより、補助電極の安定性を高めることができる。
The auxiliary electrode may be a single-layer film made of the above materials, but it is also preferable to use two or more types of multilayer films in order to improve the stability of the film. Such a multilayer film can be formed using the above metals or their alloys. For example, in the case of three layers, Ta layer and Cu layer and Ta layer, and Ta layer and Al layer and Ta layer, in the case of two layers, Al layer and Ta layer, Cr layer and Au layer, Cr layer and Al layer, and A combination of an Al layer and a Mo layer can be given.
Here, the stability of the film refers to a property that can maintain a low volume resistivity and is not easily corroded by a liquid or the like used for the treatment during etching. For example, when the auxiliary electrode is made of Cu or Ag, the auxiliary electrode may have a low volume resistivity but may be easily corroded. On the other hand, the stability of the auxiliary electrode is enhanced by laminating a metal with excellent corrosion resistance, such as Ta, Cr, Mo, etc., on the upper and / or lower part of the metal film made of Cu or Ag. be able to.
補助電極の膜厚は、一般には100nm〜数10μmの範囲内の値とすることが好ましく、特に好ましくは200nm〜5μmの範囲内の値とすることである。
この理由は、かかる膜厚が100nm未満となると、抵抗値が大きくなり、補助電極として好ましくなく、一方、かかる膜厚が数10μmを超えると平坦化しにくくなり、有機EL素子4の欠陥が生じるおそれがあるためである。
In general, the thickness of the auxiliary electrode is preferably set to a value within the range of 100 nm to several tens of μm, and more preferably set to a value within the range of 200 nm to 5 μm.
The reason for this is that when the film thickness is less than 100 nm, the resistance value is increased, which is not preferable as the auxiliary electrode. On the other hand, when the film thickness exceeds several tens of μm, it becomes difficult to flatten and the organic EL element 4 may be defective. Because there is.
補助電極の幅は、例えば、2μm〜1、000μmの範囲内の値とすることが好ましく、5μm〜300μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、かかる幅が2μm未満となると、補助電極の抵抗が大きくなる場合があるであり、一方、かかる幅が100μmを超えると、外部への光の取り出しを妨害する場合があるためである。
For example, the width of the auxiliary electrode is preferably a value within a range of 2 μm to 1,000 μm, and more preferably a value within a range of 5 μm to 300 μm.
The reason is that if the width is less than 2 μm, the resistance of the auxiliary electrode may be increased. On the other hand, if the width exceeds 100 μm, extraction of light to the outside may be hindered. .
〈基板3〉
基板3は、有機EL素子1を支える、主として板状の部材である。有機EL素子1は、構成する各層が非常に薄いため、一般に基板3によって支えられた有機ELデバイスとして作製される。
本例では、ボトムエミッション型の有機EL素子1を用いているため、基板3は、外部へ出射する光、すなわちRの光(2次元フォトニック結晶層2Rに入射される/出射する波長(波長帯域)の光)、Gの光及びBの光に対する透過性を備えた透明基板である。
<Substrate 3>
The substrate 3 is a mainly plate-like member that supports the
In this example, since the bottom emission type
基板3は、有機EL素子1が積層される部材であるため、光入射面31が平面平滑性を有していることが好ましい。また、光出射面32上に2次元フォトニック結晶層2を直接設ける場合には、光出射面32も平面平滑性を有していることが好ましい。
Since the substrate 3 is a member on which the
基板3としては、上記した性能を有していれば公知のものを用いることができる。一般には、ガラス基板やシリコン基板、石英基板などのセラミックス基板や、プラスチック基板が選択される。さらに、同種又は異種の基板を複数組み合わせた複合シ−トからなる基板を用いることもできる。 A known substrate can be used as the substrate 3 as long as it has the above-described performance. In general, a ceramic substrate such as a glass substrate, a silicon substrate, or a quartz substrate, or a plastic substrate is selected. Furthermore, a substrate made of a composite sheet in which a plurality of substrates of the same or different types are combined can be used.
なお、トップエミッション型の有機EL素子を用いる場合には、基板は透明である必要はない。この場合、金属基板や支持体に金属箔を形成した基板なども好適に用いることができる。 In addition, when using a top emission type organic EL element, the substrate does not need to be transparent. In this case, a metal substrate or a substrate in which a metal foil is formed on a support can be suitably used.
〈駆動方式〉
ディスプレイの駆動方式としては、アクティブマトリックス駆動方式やパッシブマトリックス駆動方式などの公知の駆動方式を適宜採用すればよい。すなわち、図1に示す画素構造を各画素に設け、各画素(各サブピクセル)を、上記したような公知のディスプレイ駆動方式を用いて発光/非発光させて画像を表示すればよい。
<Drive system>
As a display driving method, a known driving method such as an active matrix driving method or a passive matrix driving method may be adopted as appropriate. In other words, the pixel structure shown in FIG. 1 may be provided for each pixel, and each pixel (each subpixel) may be caused to emit / not emit light using the known display driving method as described above to display an image.
また、ディスプレイ外部へ出射される光の量を調整するシャッター手段を設けてもよい。例えば、図4に示すように、2次元フォトニック結晶層2よりも光取出側に、各サブピクセルに対応したピクセル(シャッター)を備えた反射型若しくは半透過型の液晶表示パネル6を設けてもよい。これにより、各有機EL素子1は、常時光らせておけばよく、階調制御は、液晶表示パネル6を用いた公知の制御方法を採用すればよくなる。すなわち、赤色を発するサブピクセルからの光を外部へ出射する場合には、液晶表示パネル6のサブピクセル6Rを、入射した光を透過できるようにすればよい。他のサブピクセルについても同様である。なお、外部へ光を透過しないサブピクセルについては、そのサブピクセルの有機EL素子2を光らせないようにしてもよい。
また、半透過型の液晶表示パネルを用いれば、ディスプレイ外部が十分に明るい場合には、有機EL素子1に電流を流さず(光らせず)、外光を用いて表示を行うことが可能になる。
In addition, shutter means for adjusting the amount of light emitted to the outside of the display may be provided. For example, as shown in FIG. 4, a reflective or transflective liquid crystal display panel 6 having pixels (shutters) corresponding to the sub-pixels is provided on the light extraction side of the two-dimensional
In addition, when a transflective liquid crystal display panel is used, when the outside of the display is sufficiently bright, it is possible to perform display using external light without causing current to flow through the organic EL element 1 (no light is emitted). .
なお、上記実施の形態においては、RGBのサブピクセルによってディスプレイを構成する携帯について記載したが、これ以外の公知のカラー化を行う発光色の有機EL素子の組み合わせによってディスプレイを構成してもよい。この場合も、各有機EL素子よりも光取出側には、各素子の発光色に対応した周期性を備えた二次元フォトニック結晶層を備えればよい。
また、各有機EL素子は、それぞれが前記した色(例えば有機EL素子1Rは赤の波長の光)を少なくとも発すればよいのであって、他の波長の光を発してもよいことは当然である。
次に、第二の実施の形態に係るカラーディスプレイについて、図5を用いて説明する。
In the above-described embodiment, the description has been given of the mobile phone that constitutes the display by RGB sub-pixels. However, the display may be constituted by a combination of other organic EL elements that emit light with other known colors. In this case as well, a two-dimensional photonic crystal layer having periodicity corresponding to the emission color of each element may be provided on the light extraction side of each organic EL element.
In addition, each organic EL element only needs to emit at least the above-described color (for example, the
Next, a color display according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
《第二のカラーディスプレイ》
第二のカラーディスプレイは、複数のサブピクセルにより一画素を構成し、画素が複数配置されて構成される。そして、図5に示すように、各サブピクセルは、(c)有機EL素子1Wと、(d)有機EL素子1Wよりも光取出側に設けられた、サブピクセルが出射する波長用の2次元フォトニック結晶層2R、2G、2Bが設けられている。さらに、(e)各サブピクセルの有機EL素子1W、1W’、1W”(以下、まとめて「1W」と表記する。)は、それぞれ、すべてのサブピクセルが出射する波長の光を発する素子とされる。
《Second color display》
The second color display is configured by forming one pixel by a plurality of sub-pixels and arranging a plurality of pixels. As shown in FIG. 5, each subpixel includes (c) an
この構成によっても、第一のカラーディスプレイと同等の作用を得ることができる。また、各サブピクセルの有機EL素子は、それぞれ同一の色を発すればよいため、各サブピクセルの有機EL素子1Wを同時形成することが可能になる。
有機EL素子1W以外の構成は第一のカラーディスプレイと同様であるので、以下に有機EL素子1Wについて詳細に説明する。
With this configuration, the same effect as that of the first color display can be obtained. In addition, since the organic EL elements of the subpixels only need to emit the same color, the
Since the configuration other than the
有機EL素子1Wは、第一のカラーディスプレイにおける有機EL素子1の発光層を積層構造にして構成したり、また、各層が少なくとも他の一層とは異なる波長(ピーク波長)の光を発するようにしたりして構成してもよい。本例では、R、G、Bの光が有機EL素子1Wから発せられるような構成を採用すればよい。
The
複数の色を発する発光層は、前記したような各色用のドーパントを含有させたり、ドーパント及びホストがそれぞれ異なる色を発するようにして複数の色を発するようにしたりすることで作製できる。このような発光層の作製方法としては、当該層を構成する材料を共蒸着などによって混合して形成したり、構成する材料をバインダー樹脂等に溶解又は分散し、この溶液又は分散液を塗布して形成したりすることができる。 The light emitting layer that emits a plurality of colors can be produced by adding a dopant for each color as described above or emitting a plurality of colors such that the dopant and the host emit different colors. As a method for manufacturing such a light emitting layer, the material constituting the layer is formed by mixing by co-evaporation or the like, or the constituent material is dissolved or dispersed in a binder resin or the like, and this solution or dispersion is applied. Or can be formed.
また、同一層内にドーパントを複数添加することで、発光色が混色化したり、二以上の光を発したり、ホスト材から低エネルギーの第一ドーパントへエネルギー移動した後に、より低いエネルギーの第二ドーパントへエネルギーを効率よく移動させたりすることも可能となる。
ホスト材がドーパントにキャリアを輸送し、キャリアにおいて再結合を起す機構を採用する場合には、キャリア移動の効率化を図ることが可能となる。
In addition, by adding a plurality of dopants in the same layer, the emission color is mixed, or two or more lights are emitted, or after energy transfer from the host material to the low energy first dopant, It is also possible to efficiently transfer energy to the dopant.
When the host material adopts a mechanism that transports carriers to the dopant and causes recombination in the carriers, it is possible to improve the efficiency of carrier movement.
なお、上記実施の形態に係るカラーディスプレイは、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することができる。例えば、有機EL素子1だけでディスプレイに求められる十分な量の光を発することができるサブピクセルについては2次元フォトニック結晶層1を設けなくてもよい。
It should be noted that the color display according to the above embodiment can be changed as appropriate within the scope of the present invention. For example, it is not necessary to provide the two-dimensional
また、上記例では、赤色、緑色及び青色によって白色を表示するディスプレイについて説明したが、青色/黄色の組み合わせや水色/橙色の組み合わせ、緑色/紫色の組み合わせのように、補色関係にある色を発して白色を表現しても良い。当然、白色以外の色を表現しても良い。 In the above example, a display that displays white in red, green, and blue has been described. However, a complementary color relationship such as a blue / yellow combination, a light blue / orange combination, or a green / purple combination is emitted. You may express white. Of course, colors other than white may be expressed.
各有機EL素子1Wは、それぞれ概略同一の層構成としたり、対応する層を概略同一に構成したりしてもよいが、このように構成しなくてもよいことは当然である。
ただし、各有機EL素子1Wをそれぞれ概略同一の層構成としたり、対応する層を概略同一に構成したりすれば、各有機EL素子1Wの作製の一若しくは複数の工程を同時に行うことも可能となり、素子ごとに異なる構成等を採用する場合と比べて、カラーディスプレイの作製の工程数を少なくしたり工程の単純化を実現したりすることが可能になる。
Each of the
However, if each
1 :有機EL素子
1R:赤色の光を発する有機EL素子
1G:緑色の光を発する有機EL素子
1B:青色の光を発する有機EL素子
1W:白色発光する有機EL素子
2 :2次元フォトニック結晶層
2R:赤色の波長/波長帯域の光を透過する2次元フォトニック結晶層
2G:緑色の波長/波長帯域の光を透過する2次元フォトニック結晶層
2B:青色の波長/波長帯域の光を透過する2次元フォトニック結晶層
3 :基板(透明基板)
31:光入射面
32:光出射面
4 :透過型若しくは半透過型液晶表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1:
31: Light incident surface 32: Light exit surface 4: Transmission type or transflective liquid crystal display device
Claims (4)
各サブピクセルは、
当該サブピクセルが出射する波長の光を少なくとも発する電界発光素子と、
当該電界発光素子よりも光取出側に設けられた、サブピクセルが出射する波長用の2次元フォトニック結晶層とが設けられている、
電界発光素子を用いたカラーディスプレイ。 A color display in which one pixel is constituted by a plurality of sub-pixels and a plurality of pixels are arranged,
Each subpixel is
An electroluminescent element that emits at least light having a wavelength emitted by the subpixel;
A two-dimensional photonic crystal layer for a wavelength emitted from a subpixel, provided on the light extraction side of the electroluminescent element;
Color display using electroluminescent elements.
各サブピクセルは、
電界発光素子と、
当該電界発光素子よりも光取出側に設けられた、サブピクセルが出射する波長用の2次元フォトニック結晶層が設けられており、
各サブピクセルの電界発光素子は、それぞれ、すべてのサブピクセルが出射する波長の光を発する素子である、
電界発光素子を用いたカラーディスプレイ A color display in which one pixel is constituted by a plurality of sub-pixels and a plurality of pixels are arranged,
Each subpixel is
An electroluminescent element;
A two-dimensional photonic crystal layer for a wavelength emitted from the subpixel, provided on the light extraction side from the electroluminescent element;
The electroluminescent element of each subpixel is an element that emits light having a wavelength emitted by all the subpixels.
Color display using electroluminescent elements
各サブピクセルにおける電界発光素子はそれぞれ概略同一層構成である、電界発光素子を用いたカラーディスプレイ。 A color display using the electroluminescent element according to claim 1 or 2,
A color display using electroluminescent elements, wherein the electroluminescent elements in each subpixel have substantially the same layer structure.
前記電界発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子である、電界発光素子を用いたカラーディスプレイ。 A color display using the electroluminescent element according to any one of claims 1 to 3,
The color display using an electroluminescent element, wherein the electroluminescent element is an organic electroluminescent element.
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